Projektering av bergkonstruktioner. Publikationsnummer: 2014:144

Storlek: px
Starta visningen från sidan:

Download "Projektering av bergkonstruktioner. Publikationsnummer: 2014:144"

Transkript

1 Projektering av bergkonstruktioner Publikationsnummer: 2014:144

2 Dokumenttitel: Projektering av bergkonstruktioner Version: 1.0 Dokumentdatum: Dokumenttyp: Rapport Publiceringsdatum: Publikationsnummer: 2014:144 ISBN: Utgivare: Trafikverket Kontaktperson: Robert Swindell Uppdragsansvarig: Robert Swindell / Peter Lundman Distributör: Trafikverket, SE Sundbyberg, telefon:

3 1 (27) PROJEKTERING AV BERGKONSTRUKTIONER Författare Ulf Lindfors, Itasca Consultants AB Robert Swindell, Trafikverket Lars Rosengren, Rosengren Bergkonsult AB Mats Holmberg, Tunnel Engineering AB Jonny Sjöberg, Itasca Consultants AB Granskare Håkan Stille, Geokonsult Stille AB Carl-Olof Söder, Sweco AB Beställare Datum Trafikverket Version Kommentar Datum

4 2 (27) SAMMANFATTNING I denna handbok ges riktlinjer för projektering av bergkonstruktioner vid anläggning av väg och järnväg. Handboken syftar till att ge stöd och vara ett hjälpmedel för byggherre, projektör och entreprenör avseende projektering av bergkonstruktioner. I handboken ges rekommendationer för hur projektering bör utföras för att uppfylla de krav som regelverket anger. Rekommendationerna gör inte anspråk på att vara heltäckande för alla situationer och ska därför inte betraktas som en norm eller som gränssättande för projekteringsarbetet. Handboken behandlar inte projektering av tekniska system för tätning. Frågeställningar med avseende på beständighet, vatten- och frostsäkring, entreprenadform och ersättningsform behandlas inte heller. Handboken omfattar en huvudrapport (i sex kapitel) samt 16 stycken bilagor. I huvudrapporten presenteras: (i) regelverk som påverkar projekteringen, (ii) planläggningsprocessen för väg- och järnvägsbyggande, (iii) projekteringens roll i olika skeden samt (iv) rekommenderad dimensioneringsstrategi. I bilagorna till huvudrapporten ges detaljerade rekommendationer och riktlinjer för hur olika aktiviteter i projekteringsprocessen bör genomföras. Varje bilaga kan läsas individuellt, och beskriver arbeten och tillvägagångssätt. Huvuddokumentet bör dock läsas först för att förstå de olika projekteringsaktiviteternas roll i processen.

5 3 (27) INNEHÅLLSFÖRTECKNING SAMMANFATTNING... 2 INNEHÅLLSFÖRTECKNING INLEDNING Syfte Omfattning och avgränsning REGELVERK Lagstiftning Lag om byggande av järnväg Väglagen Plan- och bygglagen (PBL) och plan- och byggförordningen (PBF) Miljöbalken Eurokoder Trafikverkets regelverk PLANLÄGGNING AV VÄG OCH JÄRNVÄG Allmänt Åtgärdsvalsstudie Planläggningsprocess Utredningsarbete Tillåtlighetsprövning Väg- och järnvägsplan Miljödom PROJEKTERINGENS ROLL I OLIKA SKEDEN Allmänt Utredningsskede Väg- och järnvägsplan samt systemhandlingsskede Bygghandlingsskede Byggskede Förvaltningsskede DIMENSIONERINGSSTRATEGI Allmänt Observationsmetodens tillämpning vid dimensionering av bergkonstruktioner Principer för dimensionering av bärande huvudsystem Principer för verifiering av tekniska lösningar i byggskedet Oförutsedd händelse BESKRIVNING AV BILAGOR... 26

6 4 (27) FÖRTECKNING ÖVER BILAGOR Bilaga 1: definitioner och symboler Bilaga 2: dimensionering av bärande huvudsystem Bilaga 3: riskhantering vid projektering av bergkonstruktioner Bilaga 4: förundersökningar metoder och tillvägagångssätt Bilaga 5: karaktärisering och klassificering av bergkvalitet beskrivning och riktlinjer för användande av RMR-, Q- och GSI-systemen Bilaga 6: uppskattning av mekaniska egenskaper för intakt berg, bergmassa och sprickor Bilaga 7: ingenjörsgeologisk och bergteknisk prognos Bilaga 8: brottmekanismer och brottformer Bilaga 9: analys med empiriska metoder Bilaga 10: analys med analytiska metoder Bilaga 11: analys med numeriska metoder Bilaga 12: dimensionering med hänsyn till brand Bilaga 13: dimensionering med hänsyn till explosion Bilaga 14: disposition projekteringsrapport - bergkonstruktioner Bilaga 15: ingenjörsgeologisk kartering av tunnlar och bergskärningar Bilaga 16: referenslista

7 5 (27) 1 INLEDNING 1.1 Syfte I Trafikverkets regelverk för projektering av tunnlar anges krav och råd samt referenser till nyckelpublikationer. Denna handbok, Projektering av bergkonstruktioner, ansluter till regelverket och ger riktlinjer för projektering av bergkonstruktioner vid anläggning av väg och järnväg. Syftet med handboken är att ge stöd och vara ett hjälpmedel för byggherre, projektör och entreprenör avseende projektering av bergkonstruktioner. I handboken ges rekommendationer för hur projektering bör utföras för att uppfylla de krav som regelverket anger. Rekommendationerna gör inte anspråk på att vara heltäckande för alla situationer och ska därför inte betraktas som en norm eller som gränssättande för projekteringsarbetet. 1.2 Omfattning och avgränsning Handboken omfattar en huvudrapport, med sex kapitel, samt 16 stycken bilagor. Huvudrapporten beskriver på ett övergripande sätt planläggnings- och projekteringsprocessen för bergkonstruktioner. Kapitel 2 redogör för regelverk som påverkar projekteringsprocessen. Kapitel 3 innehåller en övergripande beskrivning av planläggningsprocessen för väg- och järnvägsbyggande. Projekteringens roll i olika skeden beskrivs i kapitel 4. Kapitel 5 beskriver rekommenderad dimensioneringsstrategi och i kapitel 6 finns en kortfattad redogörelse för innehållet i respektive bilaga. Definitioner och symboler som används i dokumentet redovisas i Bilaga 1. Resterande bilagor (Bilaga 2-16) innehåller detaljerade rekommendationer och riktlinjer för hur olika aktiviteter i projekteringsprocessen bör genomföras. Projektering av bergkonstruktioner behandlar inte projektering av tekniska system avseende tätning. För detta hänvisas till andra publikationer som behandlar tätning av undermarksanläggningar, se till exempel Eriksson och Stille (2005) och Gustafson (2009). Handboken behandlar inte heller frågeställningar med avseende på beständighet, vatten- och frostsäkring, entreprenadform och ersättningsform.

8 6 (27) 2 REGELVERK Trafikverkets regelverk anger bland annat krav med avseende på bärförmåga och beständighet för bergkonstruktioner. Detta kapitel omfattar huvudsakligen de regelverk som påverkar projekteringsprocessen. 2.1 Lagstiftning Planering, byggande och förvaltning av vägar och järnvägar regleras huvudsakligen av följande lagar: Lag om byggande av järnväg (1995:1649) Förordning om byggande av järnväg (2012:708) Väglagen (1971:948) Vägförordningen (2012:707) Plan- och bygglagen (2010:900) Plan och byggförordning (2011:338) Miljöbalken (1998:808) Lag om byggande av järnväg Syftet med lagen och förordningen om byggande av järnväg är att integrera järnvägsbyggandet med övrig samhällsplanering samt att underlätta markåtkomst för järnvägsändamål. I lagen slås fast att järnvägsplan ska upprättas för åtgärder som innebär byggande av järnväg i lagens mening. Där regleras också den process som leder fram till en fastställd järnvägsplan, vilken således är en förutsättning för byggande av järnväg. Järnvägens utformning och läge läggs fast i järnvägsplanen. Denna fastställs av Trafikverket efter samråd med myndigheter, kommuner, allmänhet och andra intressenter. En fastställd järnvägsplan kan överklagas till regeringen. Reglerna för järnväg gäller också för tunnelbana och spårväg. Om en tunnelbana eller spårväg byggs med stöd av en detaljplan enligt plan- och bygglagen behöver inte bestämmelserna i lagen om byggande av järnväg tillämpas Väglagen Väglagen och vägförordningen innehåller bland annat regler om byggande av väg, drift av väg, vägrätt och ersättning när mark tas i anspråk med vägrätt. Lagen gäller för allmänna vägar, det vill säga vägar där staten eller kommun är väghållare. I lagen slås fast att en vägplan ska upprättas för åtgärder som innebär byggande av väg i lagens mening. Där regleras också den planläggningsprocess som leder fram till en fastställd vägplan, vilken således är en förutsättning för byggande av väg. Vägens utformning och läge läggs fast i vägplanen. Denna fastställs av Trafikverket efter samråd med myndigheter, kommuner, allmänhet och andra intressenter. En fastställd vägplan kan överklagas till regeringen.

9 7 (27) Plan- och bygglagen (PBL) och plan- och byggförordningen (PBF) I princip reglerar PBL den kommunala planläggningen av mark och vatten samt byggande. Den sker bland annat genom bestämmelser om regionplan, översiktsplan, områdesbestämmelser, detaljplan, bygglov och kontroll. I PBL ställs krav på ett byggnadsverks tekniska egenskaper och utformning. I PBF framgår att tunnlar och bergrum för väg, järnväg, tunnelbana och gruvdrift inte kräver bygglov. Av 10 kap. 6 plan- och byggförordningen framgår att Transportstyrelsen har rätt att meddela föreskrifter om tekniska egenskapskrav för järnvägar, tunnelbanor, spårvägar, vägar och gator samt de anordningar som hör till dessa. Transportstyrelsen har dock inte utgivit föreskrifter för väg- och järnvägstunnlar vid datumet för publiceringen av föreliggande dokument Miljöbalken Miljöbalken syftar till att främja en hållbar utveckling som innebär att nuvarande och kommande generationer tillförsäkras en hälsosam och god miljö. Många åtgärder som ska utföras i samband med ett väg- eller järnvägsbygge måste anmälas eller tillståndsprövas separat enligt miljöbalken. Exempel på detta kan vara bortledning av grundvatten eller deponering av överskottsmassor. Det är även möjligt att i ett tidigt skede pröva projektets tillåtlighet separat enligt miljöbalken, se Figur 3. Detta är främst aktuellt för större projekt. 2.2 Eurokoder I Boverkets föreskrifter och allmänna råd om tillämpning av europeiska konstruktionsstandarder (BFS 2011:10 EKS 8) framgår att föreskrifterna inte gäller bergtunnlar och bergrum. Trafikverket tillåter dock vid projektering av väg- och järnvägstunnlar att europeiska konstruktionsstandarder (eurokoder) används i den mån de är tillämpliga för bergkonstruktioner. Eurokoderna är främst tillämpbara för bergkonstruktioner i de fall last och bärförmåga kan särskiljas, exempelvis som i fallet för bergbultars bärförmåga vid förankring av enskilda bergkilar. Dimensionering av geotekniska konstruktioner behandlas i Eurokod SS-EN och ska användas tillsammans med SS-EN 1990 och SS-EN I SS-EN 1990 beskrivs principer och krav rörande säkerhet, brukbarhet och beständighet hos bärverk. SS-EN 1991 ger vägledning om andra typer av laster än de geotekniska, som måste beaktas vid dimensionering. I SS-EN 1992 och SS-EN 1993 behandlas allmänna regler vid dimensionering av betong- respektive stålkonstruktioner. 2.3 Trafikverkets regelverk För projektering av tunnlar gäller Trafikverkets regelverk om inte annat anges av Transportstyrelsens föreskrifter. Trafikverket har delat upp sitt regelverk för projektering, byggande och underhåll i två grupper, krav och råd. Framtagande av krav och råd styrs av Trafikverkets interna regelverk. Lagstiftning och myndighetsföreskrifter gäller alltid, även om de inte upprepas i Trafikverkets krav och

10 8 (27) råd. Trafikverket kan bara göra avsteg från sitt egna regelverk. Trafikverkets regelverk för tunnlar åberopar i vissa fall regler och föreskrifter från myndigheter på grund av att de är applicerbara även för tunnlar. Exempel på detta är val av säkerhetsklass, kontroll av utförande och dimensionering av inredning och brandskydd. Trafikverkets tekniska krav har formulerats med syfte att kunna åberopas i kontrakt. Råd utgör kunskapsdokument med syfte att tydliggöra kraven genom förklaringar och exempel samt att bidra till förbättrad kalkylerbarhet. Råd kan vara kopplade till ett kravdokument men kan också vara fristående. För att skapa bättre möjligheter till nya lösningar i totalentreprenader har Trafikverket tydligt separerat de delar som hör till utformning och dimensionering från de delar som berör material, utförande och kontroll, se Tabell 1. Tabell 1 Uppdelning av Trafikverkets regelverk. Status Utformning och dimensionering Material, utförande och kontroll Krav Trafikverkets tekniska krav Allmän material- och arbetsbeskrivning (AMA) Trafikverkets komplement till AMA (TRVAMA) Råd Trafikverkets tekniska råd Rapporter Handböcker Rapporter Handböcker Tekniska lösningars utformning och nivån på teknisk standard är avgörande för hur väl en bergkonstruktion kommer att fungera för det avsedda ändamålet samt vilka kostnader för drift och underhåll som kommer att genereras under dess livslängd. Den totala kostnaden för en bergkonstruktion under dess livslängd består av en initial anskaffningskostnad med tillhörande kapitalkostnad. Under förvaltningsskedet tillkommer kostnader för reparationer och underhåll. Båda dessa kostnadskomponenter måste vägas mot varandra för att kostnaden för bergkonstruktionen under hela dess livslängd ska bli optimal, se principiellt samband i Figur 1. Kostnad Totalkostnad Anskaffningskostnad, inkl kapitalkostnad Framtida kostnad för reparation, underhåll och intäktsbortfall Figur 1 Standard Principiellt samband mellan standard och anskaffningskostnad, framtida kostnad för reparation och underhåll samt totalkostnad.

11 9 (27) Regelverkets krav på tekniska lösningar och teknisk standard för tunnlar anges i Trafikverkets tekniska krav Tunnel. Ambitionen är att tekniska lösningar utformas respektive teknisk standard anpassas så att totalkostnaden för en bergkonstruktion hamnar på minimum. Det kan noteras att en lägre standard vid anskaffningstillfället med stor sannolikhet kommer att resultera i tätare underhållsinsatser under en bergkonstruktions livslängd, vilket illustreras i Figur 2. Dessutom ökar kostnaderna för trafikstörningar på grund av tätare underhållsinsatser. Mot bakgrund av detta är det viktigt att avstämningar görs mot gällande regelverk i hela planerings- och byggprocessen. För att upprätthålla lägsta acceptabla standard för säkerhet sker inspektioner under förvaltningsskedet där statusen på anläggningens delar och komponenter bestäms. Detta ligger till grund för beslut om underhållsinsatser, se Figur 2. Figur 2 Schematiskt samband mellan standard och tid.

12 10 (27) 3 PLANLÄGGNING AV VÄG OCH JÄRNVÄG 3.1 Allmänt Planläggning av väg- och järnvägsbyggande följer en process där både Trafikverket och företrädare för samhället i övrigt medverkar. Planläggningsprocessen regleras i väglagen och lag om byggande av järnväg och syftar till att förfarandet vid byggande av transportinfrastruktur ska få en god anknytning till övrig samhällsplanering och gällande miljölagstiftning. Processen innebär att planläggning av vägar och järnvägar förankras bland annat i kommunernas planering och att de som berörs i olika skeden får goda möjligheter till insyn och ges möjlighet att framföra synpunkter. Under planläggningsprocessen analyseras och beskrivs väg- eller järnvägsanläggningens lokalisering och utformning alltmer detaljerat. Slutligen läggs lokalisering och detaljutformning fast. Planläggningen av vägar och järnvägar är en sammanhållen process där förslag till lokalisering och utformning läggs fast successivt. Planläggningsprocessen ser olika ut beroende på om länsstyrelsen bedömer att projektet kan ha en betydande miljöpåverkan, om alternativa korridorer ska utredas eller om separat tillåtlighetsprövning behövs. Planläggningsprocessen börjar alltid med att underlag tas fram och ett inledande samråd sker med dem som förväntas bli berörda. Samråd sker löpande under hela processen fram till det att ett färdigt planförslag med slutlig samrådsredogörelse tillgängliggörs för granskning. Innan planen kan fastställas ska länsstyrelsen yttra sig över planen. Planläggningsprocessen föregås av en förberedande studie, normalt en åtgärdsvalsstudie. Trafikverket använder fyrstegsprincipen vad gäller arbetet med utveckling och analys som påverkar transportbehov. Fyrstegsprincipen innefattar följande steg: 1. Tänk om - åtgärder som kan påverka behov av transporter och val av transportsätt. 2. Optimera - åtgärder som effektiviserar nyttjande av befintlig infrastruktur och fordon. 3. Bygg om - begränsade ombyggnadsåtgärder. 4. Bygg nytt - nyinvesteringar och större ombyggnadsåtgärder. 3.2 Åtgärdsvalsstudie Planläggningen av vägar och järnvägar ska föregås av förberedande studier med syfte att göra analyser och prioriteringar av förslag till åtgärder i transportsystemet utifrån den så kallade fyrstegsprincipen. Trafikverket har valt att ge de förberedande studierna benämningen åtgärdsvalsstudier. Åtgärdsvalsstudier är ett arbetssätt för att övergripande och i ett tidigt skede analysera lämpliga lösningar. En åtgärdsvalsstudie genomförs normalt i samverkan mellan flera aktörer, till exempel kommuner, och utförs innan planläggningen påbörjas. Åtgärdsvalsstudierna bör i första hand vara av principiell karaktär och inte inriktade på utformning av konkreta fysiska åtgärder. Åtgärdsvalsstudien ska behandla vilka typer av åtgärder, oavsett transportslag, som är möjliga att vidta för att lösa ett transportbehov.

13 11 (27) Insamling ska göras av fakta om kvaliteter, funktioner, brister och problem som finns i området. Genomgång ska göras av befintligt transportsystem och analysen ska visa vad som kan och bör uppnås. I de fall åtgärdsvalsstudien resulterar i "Bygg om" eller "Bygg nytt" behöver en planläggningsprocess inledas, se avsnitt Planläggningsprocess Från och med den 1 januari 2013 gäller en ny planläggningsprocess, se Figur 3. De tidigare tre planeringsstegen; förstudie, utredning och plan har ersatts av en sammanhängande planläggningsprocess. Innehållet i den sammanhängande processen liknar dock innehållet i de tidigare separata delarna. För mer information om planläggningsprocessen och information om tillåtlighetsprövning hänvisas till Trafikverkets webbplats ( Figur 3 Den nya planläggningsprocessen vilken gäller fr.o.m (Trafikverket, 2013) Utredningsarbete Planläggningen inleds med att en planläggningsbeskrivning görs, med en preliminär bedömning av hur planläggningsprocessen bör utformas utifrån följande förutsättningar. Projektet kan antas medföra betydande miljöpåverkan. Alternativa lokaliseringar ska studeras. Projektet behöver tillåtlighetsprövas. Denna beskrivning ska redogöra för hur man avser att bedriva planläggningen. Av planläggningsbeskrivningen ska det framgå projektets ändamål, omfattning och hur samråd ska bedrivas. I planläggningsbeskrivningen klarläggs syftet med samråd, vilka samrådsformer som planeras, när samråd är tänkt att genomföras under planläggningsprocessen samt preliminär samrådskrets för olika samrådstillfällen. Planläggningsbeskrivningen ska användas som stöd för styrning och genomförande av kommunikationen som sker med både interna och externa intressenter. Syftet är att redan i ett tidigt skede av planläggningsprocessen tydliggöra vad arbetet innebär och vilka ytterligare samråds- och beslutstillfällen som är att förvänta.

14 12 (27) När planläggningsprocessen startar ska syftet vara att utreda och definiera var vägen eller järnvägen ska lokaliseras och hur den ska utformas. Det geografiska område som behövs för att genomföra de olika tänkbara lösningarna ska klarläggas. Viktiga utgångspunkter för det arbetet är åtgärdsvalsstudier eller motsvarande. I utredningsarbetet prövas vilka tänkbara lösningar som är genomförbara med avseende på funktion, omgivningspåverkan, tekniska system, och ekonomi. Det är i de flesta fall nödvändigt att även studera åtgärder längs befintlig sträckning av väg eller järnväg. De genomförbara lösningarna prövas, analyseras och utvärderas med syfte att ta fram underlag för beslut om att välja den lämpligaste lösningen. Utredning av alternativa lokaliseringsalternativ ska bidra till att hitta en lokalisering som är lämplig med hänsyn till att ändamålet ska kunna uppnås med minsta intrång och olägenhet samt utan oskälig kostnad. Olika tänkbara lokaliseringsalternativ ska utredas och prövas för att få fram vilket eller vilka som uppfyller ändamålet, är genomförbara med hänsyn till olika intressen och därför intressanta att studera vidare. Inom ett lokaliseringsalternativ kan fler än ett utformningsalternativ behöva studeras. Normalt bör detta göras efter val eller beslut om lokaliseringsalternativ, men i de fall då utformningen har betydelse för val av lokaliseringsalternativ kan studien genomföras parallellt. De åtgärder och anpassningar som har betydelse för att bedöma om lokaliseringsalternativet är genomförbart ska belysas. Innan en konsekvensanalys kan göras måste alternativen kompletteras med de åtgärder som behövs för att begränsa de negativa konsekvenserna av åtgärderna i de olika korridorerna. Alternativen ska redovisas på ett ändamålsenligt sätt. Detaljeringsgraden i redovisningen ska baseras på detaljeringsgraden i utredningarna. De olika lokaliseringsalternativen ska redovisas och beskrivas så att deras konsekvenser kan jämföras med varandra. Planhandlingarna ska redogöra för vilka alternativ som har studerats, vilka val som har gjorts och skälen till det. En tillbakablick på den analys enligt fyrstegsprincipen som gjordes innan den fysiska planläggningsprocessen startade ska ingå Tillåtlighetsprövning Vissa större väg- och järnvägsprojekt ska enligt miljöbalken tillåtlighetsprövas av regeringen innan planen upprättas och slutgranskas. Dessa projekt har också av länsstyrelsen bedömts innebära betydande miljöpåverkan och därmed kräva en miljökonsekvensbeskrivning (MKB). Vidare fordras utredning av olika lokaliseringsoch utformningsalternativ inför tillåtlighetsprövningen. När planeringen kommit så långt att Trafikverket har tagit ställning till vilka alternativ som är rimliga och rangordnat dessa, ska ärendet överlämnas till regeringen. Regeringens beslut anger den korridor inom vilken vägen/järnvägen ska projekteras. Beslutet kan också innehålla villkor, vilka är bindande och som inte kan ändras i kommande plan- och tillståndsprövningar Väg- och järnvägsplan Syftet med en väg- eller järnvägsplan är att utforma och reglera de detaljer avseende väg- eller järnvägsanläggningens utformning och tekniska system som behövs för att klarlägga markbehoven. Vidare är syftet att beskriva de försiktighets- och

15 13 (27) skyddsåtgärder som ska vidtas med hänsyn till vägens eller järnvägens omgivningspåverkan. Väg- eller järnvägsplanen ger rätt att lösa in mark och bygga anläggningen på det sätt som redovisats i planen. Det är därför viktigt att planen inte ger en mer långtgående rätt än vad som är nödvändigt. Det är också viktigt att anläggningen sedan byggs enligt den fastställda planen. Endast oväsentliga avvikelser får göras. Parallellt med planarbetet utförs arbetet med att upprätta en MKB, när sådan krävs. Detta arbete är en förutsättning för att åstadkomma en bra miljöanpassning. Känsliga områden som till exempel olika natur- och kulturmiljöer kan kräva en mer noggrann projektering där väg- eller järnvägsplanen detaljerat måste redovisa föreslagna lösningar. Planläggningsprocessen avslutas med att väg- eller järnvägsplanen fastställs samt även vinner laga kraft. Parallellt med arbetet med väg- eller järnvägsplanen kan en systemhandling tas fram för väg- eller järnvägsanläggningen. Systemhandlingen innehåller en mer detaljerad utformning av anläggningen och dess tekniska system Miljödom All tillståndspliktig vattenverksamhet, som bortledning av grundvatten från tunnlar, kräver även tillstånd från mark- och miljödomstolen. Innan ett sådant tillstånd finns i form av en miljödom kan inte arbete med dessa anläggningsdelar påbörjas.

16 14 (27) 4 PROJEKTERINGENS ROLL I OLIKA SKEDEN 4.1 Allmänt Projektering av bergkonstruktioner vid anläggning av väg eller järnväg är en process vilken tidsmässigt sträcker sig från när planeringsprocessen startar och som avslutas i byggskedet då de tekniska lösningarna har verifierats. Projekteringens detaljeringsnivå bör anpassas både till planeringsprocessens skeden och till rådande projekteringsförutsättningar. Redovisningen av en etappvis eller skedesorienterad projekteringsprocess bör göras spårbar och transparent på ett sätt som tydliggör vilka underlag och överväganden som gjorts när beslut fattats om tekniska system och tekniska lösningar. Övergripande krav på redovisning av dimensionering, ritningar, beskrivningar och verifiering av bergkonstruktioner anges i Trafikverkets tekniska krav Tunnel. Detta dokument ger dock ingen vägledning om vilka projekteringsaktiviteter som bör utföras i de olika skedena. Det är dock viktigt att avstämningar görs av de övergripande kraven eftersom de kan ha väsentlig inverkan på val av tekniska lösningar och system. Den rekommenderade strategin för utformning av tekniska lösningar beskrivs i kapitel 5. En övergripande beskrivning av dimensionering av det bärande huvudsystemet redovisas i Bilaga 2. I Figur 4 ges en översikt av processer och skeden i projekteringen av en bergkonstruktion samt exempel på dataunderlag och delredovisningar från projekteringen. Av Figur 4 framgår att dimensionering och utformning av tekniska lösningar sker i etapper under planeringsprocessen och att detaljeringsgraden ökar genom upprättande av utredningar, planer och bygghandlingar. Utformningen av tekniska lösningar verifieras i byggskedet. Förvaltningsskedet visas i Figur 4 för att tydliggöra att projektering kan ske under bergkonstruktionens hela tekniska livslängd. Vidare framgår att projektering ska samordnas med en systematisk riskbedömning. Riskbedömning är samlingsbegreppet för aktiviteter som görs för att identifiera förekommande risker och som inbegriper att utföra riskanalys och riskutvärdering. Riskbedömningens detaljeringsgrad bör avspegla den aktuella risken, riskanalysens syfte, grad av osäkerhet och de resurser som finns tillgängliga. Riskbedömning för hantering av osäkerheter avseende bergtekniska förutsättningar och bergkonstruktioners beteende beskrivs i Bilaga 3. Handlingar som tas fram under projekteringsprocessen bör avrapporteras formellt i enlighet med projektets skedesplanering, exempelvis efter utredning, väg- och järnvägsplan, systemhandling och bygghandling. Beroende på skede och projekteringsförutsättningarnas detaljeringsgrad bör varje projekteringsetapp, så långt det är möjligt, redovisa att bergkonstruktionen är tekniskt genomförbar, byggbar och uppfyller krav på bärförmåga, täthet och funktion för avsett ändamål. Vidare bör redovisningen innefatta beskrivningar av aktuella osäkerheter samt rekommendationer för hur dessa osäkerheter ska hanteras i kommande planeringsskeden. Administrativa krav i form av gällande regelverk har beskrivits i kapitel 3. I detta kapitel diskuteras principerna för projekteringens utförande med utgångspunkt från tekniska krav.

17 15 (27) 4.2 Utredningsskede Projekteringen i utredningsskedet syftar till att utifrån de övergripande projektkraven och bedömd omgivningspåverkan bidra med underlag till tänkbara lokaliseringsalternativ (linjesträckningar) för den nya anläggningen. Vidare ingår att upprätta konceptuella beskrivningar av tekniska lösningar för de tänkbara lokaliseringsalternativen. För att uppnå det angivna syftet behöver i många fall den tekniska genomförbarheten utvärderas för alternativa linjesträckningar med tillhörande tekniska lösningar, se avsnitt De underlag som behövs för utredningsarbetet kan utgöras av grundmaterial som topografisk kartinformation, geologiskt kartmaterial från SGU (Sveriges Geologiska Undersökningar), tidigare utförda undersökningar, hydrogeologiska data från befintliga brunnar samt berörda kommuners och länsstyrelsers miljö- och planinformation. Vidare kan inledande förundersökningar behöva utföras, exempelvis i form av geofysiska mätningar, fältkarteringar och geoteknisk borrning. Generella beskrivningar och rekommendationer avseende förundersökningar redovisas i Bilaga 4. Metoder för karaktärisering av berg och bergmassa presenteras i Bilaga 5. Varje lokaliseringsalternativ bör utredas på likvärdigt sätt och redovisas med samma detaljeringsgrad för att en jämförande studie ska bli så objektiv som möjligt. Behovet av att utföra förundersökningar och av att sammanställa grundmaterial kan variera för de olika alternativen beroende på kvalitet och tillgång på befintliga data. Redovisningen bör också innehålla en övergripande redogörelse av resultaten från utförd riskbedömning så att det framgår vilka osäkerheter och dimensioneringssituationer som behöver hanteras i efterkommande planeringsskeden. Exempelvis kan alternativa tunnelsträckningar påverka metodval för bergschakt och typ av bärande huvudsystem. För att påvisa den tekniska genomförbarheten är det vanligt att under utredningsarbetet använda erfarenheter från liknande projekt, utlåtande från sakkunniga och andra empiriska metoder. Resultat av projektering och dimensionering som utförts i utredningsarbetet bör redovisas i en rapport med exempelvis följande innehåll: aktuella projekteringsförutsättningar i form av krav och villkor, preliminära lägen för tunnlar och bergskärningar med tillhörande bergschaktmetoder för valt lokaliseringsalternativ, preliminära lägen för arbetstunnlar och etableringsområden, konceptuell beskrivning av de tekniska lösningarna för bergkonstruktioners bärande huvudsystem, tätning samt vatten- och frostisolering, preliminär utformning av normalsektioner för bergkonstruktionerna, konceptuell ingenjörsgeologisk prognos innehållande resultat och tolkningar av förundersökningar och befintligt grundmaterial, riskbedömning med beskrivning av tekniska osäkerheter och rekommendation gällande hantering av tekniska osäkerheter, rekommendation om vidare förundersökningar, övergripande beskrivning och motiv gällande lokaliseringsalternativ och tekniska lösningar som förkastats, preliminärt kalkylunderlag.

18 16 (27) Figur 4 Översikt av processer och skeden i projekteringen av en bergkonstruktion samt exempel på dataunderlag och delredovisningar från projektering i projektets olika skeden.

19 17 (27) 4.3 Väg- och järnvägsplan samt systemhandlingsskede Projektering som för väg- och järnvägsplanen syftar till att i tillräcklig detalj beskriva väg- eller järnvägsanläggningens utformning med tillhörande tekniska lösningar på sätt som motiverar markanspråken. Projekteringsarbetet som görs för väg- och järnvägsplanen utgör också underlag för upprättandet av MKB och för tillståndsansökningar. Parallellt med projektering för väg- och järnvägsplanen kan projektering också utföras för att ta fram en systemhandling. Systemhandlingen innehåller den tekniska redovisningen av väg- eller järnvägsutbyggnaden. Syftet är att påvisa byggbarhet och ta fram kalkylunderlag genom att i tillräcklig detalj beskriva alla väsentliga tekniska system som behövs för att uppfylla funktionskrav som ställts på den blivande anläggningen. Systemhandlingen utgör underlag för fortsatt projektering och kan utformas så att den utgör en del av ett förfrågningsunderlag. Underlag till projekteringen som utförs för väg- och järnvägsplan och för systemhandlingen omfattar normalt resultat från mer detaljerade förundersökningar än de som utförts tidigare. Omfattning och metoder för undersökningar bör anpassas till syftet med projekteringen och de eventuella osäkerheter som identifierats i tidigare utredningar. Målsättningen med förundersökningarna är att säkerställa tillräckliga underlag för utformning av tekniska lösningar. För att påvisa byggbarhet och andra funktionella krav kan exempelvis förundersökningsresultaten behöva tolkas avseende: bergarter, strukturgeologi, bergkvalitet, geohydrologi och bergets grundvattenföring, bergets och bergmassans mekaniska egenskaper, initialspänningar. Förundersökningarna kan exempelvis utgöras av kärnborrning, geofysiska mätningar, geologisk fältkartering, hydrogeologiska undersökningar, bergspänningsmätningar samt bestämning av bergkvalitet genom karaktärisering av bergmassan, se Bilaga 4 och 5. Inom ramen för systemhandlingen bör underlag till dimensionering utgöras av en ingenjörsgeologisk prognos med beskrivningar av rådande bergförhållanden, förekommande bergkvaliteteter och bergets och bergmassans egenskaper. Riktlinjer för att uppskatta det intakta bergets, bergmassans och sprickornas mekaniska egenskaper redovisas i Bilaga 6. Riktlinjer för upprättande av ingenjörsgeologiskprognos redovisas i Bilaga 7. För arbetet med systemhandlingen kan metoderna för att påvisa byggbarhet avseende bergkonstruktionernas bärförmåga, täthet och funktion variera beroende på den tekniska komplexiteten.

20 18 (27) Resultat av projektering och dimensionering som utförts för väg- och järnvägsplan och för systemhandling bör redovisas i en eller flera rapporter med exempelvis följande innehåll: preliminärt projekteringsunderlag för bergkonstruktioner, detaljlokalisering och behov av mark för vald linjesträckning i plan och profil, inklusive lägen för arbetstunnlar och etableringsområden, bergkonstruktionernas normalsektioner, preliminära tekniska lösningar för bärande huvudsystem, tätning samt vatten- och frostisolering, beskrivning av bergschaktmetoder, riskbedömning inklusive beskrivning av tekniska osäkerheter och rekommendation gällande fortsatt hantering av tekniska osäkerheter, förundersökningsrapport med resultat från förundersökningar och befintligt grundmaterial, se Bilaga 4, preliminär ingenjörsgeologisk prognos, se Bilaga 7, resultat från dimensionering av preliminära tekniska lösningar, se Bilaga 14, kalkylunderlag. 4.4 Bygghandlingsskede Bygghandlingen består av ritningar, digitala modeller och beskrivningar med den detaljeringsgrad som krävs för att uppföra bergkonstruktionen och för att verifiera krav enligt Trafikverkets tekniska krav Tunnel. Bygghandlingen kan utgöra del av ett förfrågningsunderlag. Underlag till bygghandlingen sammanställs och redovisas Projekteringsrapport Bergkonstruktioner, se Bilaga 14. För att upprätta bygghandlingen kan kompletterande förundersökningar behöva utföras. Undersökningar och metoder bör vara anpassade till den tekniska komplexiteten och till eventuella kvarstående osäkerheter med avseende på bärförmåga, täthet och funktion. Olika analysmetoder kan komma i fråga för att projektera bergkonstruktionerna. Val av analysmetoder bör anpassas till den aktuella dimensioneringssituationen så att variationer i bergmassans karaktär och andra styrande förutsättningar beaktas. Exempelvis kan dimensionering av det bärande huvudsystemet baseras på resultat från numeriska och analytiska beräkningar. Beroende på dimensioneringsförutsättningarna kan också fördjupade analyser behöva utföras med så kallad känslighetsanalys. I det senare fallet används flera uppsättningar indata till beräkningarna för att studera konsekvensen av osäkra materialparametrar och lastförutsättningar. Beroende på projektets storlek och dess komplexitet kan bygghandlingarna antingen vara sammanhållna (vid mindre och enklare projekt) eller uppdelade. Uppdelningen kan exempelvis ske på basis av entreprenadindelning eller utifrån byggdel (vid stora och komplexa projekt). Vid uppdelad bygghandling kan det vara möjligt att låta vissa handlingar, eller del av dessa, vara projektgemensamma. Exempel är teknisk beskrivning, kontrollprogram och typritningar. För tekniska specifikationer, tekniska

21 19 (27) lösningar, kontroller och verifieringar som inte är projektgemensamma upprättas specifika handlingar. 4.5 Byggskede I byggskedet uppförs bergkonstruktionen i enlighet med de godtagna bygghandlingarna. Byggskedet pågår fram till dess att väg- eller järnvägsanläggningen godkänts av Trafikverket genom en slutbesiktning. Dessförinnan har ett antal kontroller och förbesiktningar utförts för att verifiera att olika anläggningsdelar och konstruktionsdelar uppfyller kraven i handlingarna. Principer för verifiering av tekniska lösningar i byggskedet beskrivs i avsnitt 5.4. Geologisk kartering och kontroll av aktuella bergförhållanden är en viktig del i verifieringsprocessen. I Bilaga 15 presenteras riktlinjer för ingenjörsgeologisk kartering av tunnlar och bergskärningar i byggskedet. Riktlinjerna har tagits fram baserat på ISRM:s riktlinjer för karaktärisering, bedömning och provning av bergmassan (Brown, 1981), SS-EN ISO :2004, samt också erfarenheter från byggande av bergkonstruktioner i Sverige. I byggskedet ska revideringar av bygghandlingen dokumenteras och relationshandlingar upprättas. Trafikverkets tekniska krav Tunnel specificerar i detalj vad som ska ingå i relationshandlingen. Dessa överlämnas normalt vid slutbesiktning och redovisar bergkonstruktionernas slutgiltiga utformning. 4.6 Förvaltningsskede I förvaltningsskedet kan projektering förekomma med syfte att utföra ändringar, reparationer och ombyggnader i befintliga bergkonstruktioner. Projekteringen kan exempelvis omfatta särskilda utredningar och framtagande av åtgärder, föranledda av brister med avseende på bärförmåga, täthet eller funktion som upptäckts i samband med inspektioner av konstruktionen. Underlag till projektering utgörs av relationshandlingar samt dokumentation från inspektioner och tidigare bygghandlingsprojektering. Dimensionering som behöver utföras i förvaltningsskedet är objektspecifik och bör utgå ifrån från anvisningarna i avsnitt 4.4. Redovisningen av planerade ändringar, reparationer eller ombyggnad bör följa krav som ställs på bygghandlingar. Nya eller reviderade relationshandlingar bör upprättas beroende på omfattningen av genomförda åtgärder.

22 20 (27) 5 DIMENSIONERINGSSTRATEGI 5.1 Allmänt Det rekommenderas att strategin för dimensionering av bergkonstruktioner baseras på observationsmetodens tre grundläggande principer: (1) förutsägelse, (2) observation och (3) åtgärd. Observationsmetodens grundläggande principer dokumenterades av (Peck 1969) och en likvärdig metodik som används i Sverige betecknas Aktiv Design (Stille 1986). I denna handbok beskrivs observationsmetodens tillämpning utifrån de grundläggande principer som nämnts ovan. Dessa bedöms vara mer tillämpliga för bergkonstruktioner än de råd och principer som anges för observationsmetodens tillämpning i Europastandarden SS-EN En övergripande beskrivning av dimensionering av det bärande huvudsystemet redovisas i Bilaga 2. Dimensionering och utformning av tekniska lösningar bör vara samordnad med en systematisk riskbedömning, se Bilaga 3. Detta är i enlighet med Trafikverkets verksamhetssystem där en del av den sammansatta riskhanteringen inbegriper att fortlöpande identifiera, analysera och utvärdera risker. Dimensionering och riskbedömning bör således ske parallellt under hela projekteringsprocessen. 5.2 Observationsmetodens tillämpning vid dimensionering av bergkonstruktioner Intentionen i observationsmetodens grundläggande principer är att den valda tekniska lösningen på bästa sätt ska vara anpassad till de verkliga bergförhållandena. Detta uppnås fullt ut om de tekniska lösningarna verifieras utgående från resultat av observationer som utförs i byggskedet. På grund av att bergtekniska förutsättningar, lastförutsättningar och de tekniska lösningarnas beteende aldrig kan vara fullständigt kända när dimensioneringen utförs, behöver planering för observationsmetodens tillämpning i byggskedet ingå i projekteringens alla skeden. Graden av komplexitet beror av de tekniska sakfrågor som ska hanteras, vilka i många fall kan vara relativt enkla. I det senare fallet kan empiriska metoder användas vilket innebär att bedömningar kan baseras på erfarenheter från projekt med liknande förutsättningar, utlåtanden från sakkunniga och resultat från empiriska metoder, se Bilaga 9. Komplexa dimensioneringssituationer kan behöva analyseras med hjälp av analytiska och/eller numeriska beräkningar. Analysmetoder för att studera det bärande huvudsystemet beteende redovisas i Bilaga 10 och 11. I praktiken innebär det att dimensioneringssituationerna bör identifieras och beskrivas utifrån de krav och förutsättningar som gäller för det aktuella projekteringsskedet. Det kan innebära att potentiella brottmekanismer och brottformer behöver identifieras för både bergmassa och förstärkning utifrån aktuell kunskap om bergmassans egenskaper, laster, bergutrymmenas geometri samt förekommande typer av bergkonstruktioner. Vanligt förekommande brottmekanismer och brottformer i bergmassan beskrivs i Bilaga 8. Exempel på sakfrågor som behöver beaktas för bergmassa och förstärkning eller för deras samverkan är:

23 21 (27) Brottmekanismer, lokal- eller totalstabilitet, bärförmåga eller oacceptabla deformationer som beror på bergmassans hållfasthet, styvhet eller hydrogeologiska förhållanden. Brott eller deformation i den tekniska lösningens konstruktiva element, exempelvis bultar och sprutbetong, som beror på ingående materials hållfasthet eller konstruktionens styvhet. För de flesta bergkonstruktioner finns det kvarstående osäkerheter efter det att projekteringsskedet avslutats. Dessa osäkerheter kan både vara relaterade till dimensioneringssituationen och till det bärande huvudsystemets beteende. Riskbedömningar som görs för de tekniska lösningarna med avseende på deras bärförmåga, täthet och funktion bör anpassas beroende på graden av osäkerhet och de konsekvenser som kan uppstå i fall bergkonstruktionen inte uppfyller ställda krav. Oberoende av skede och av projekteringsförutsättningarnas detaljeringsgrad bör dimensionering, utformning och riskbedömning av tekniska lösningar ske enligt en iterativ arbetsgång, exempelvis enligt de principer som redovisas i Figur 5. Dokumentationen bör innefatta rekommendationer gällande fortsatt hantering av tekniska osäkerheter, exempelvis genom att i lämplig omfattning tillämpa observationsmetoden. Figur 5 Principer för en iterativ arbetsgång med avseende på dimensionering, utformning och riskbedömning av tekniska lösningar som kan appliceras oberoende av planeringsskede och av projekteringsförutsättningarnas detaljeringsgrad.

24 22 (27) 5.3 Principer för dimensionering av bärande huvudsystem Dimensioneringens syfte är att utifrån de aktuella projekteringsförutsättningarna påvisa de tekniska lösningarnas bärförmåga, täthet och funktion. Utifrån dimensioneringssituationernas komplexitet och rådande osäkerheter bör, om möjligt, målsättningen vara att använda typlösningar. Inom ramen för projekteringsförutsättningarna bör kriterier etableras som anvisar när typlösningar kan tillämpas i projekteringen. Typlösningar är tekniska lösningar som definierats utifrån förutbestämda kriterier och som tillämpas baserat på observationer av de verkliga förhållandena. Kriterierna kan till exempel baseras på bergkvalitet och/eller bergtäckning. Varje typlösning bör normalt vara tillämplig för ett definierat intervall som relaterar till bergkvaliteter, bergtäckning och geometrier (tunneltyp/dimension) som förekommer i projektet. Förstärkningsklasser kan definieras på basis av reglerna som används för att definiera typlösningarna, exempelvis utifrån förekommande bergkvaliteter och bergutrymmens spännvidd, alternativt som en kombination av spännvidd och bergkvalitet. Typlösningarna är ett sätt att hantera osäkerheten om var förkommande bergkvaliteter (bergklasser) är lokaliserade i anläggningen. Det är fördelaktigt att tillämpa typlösningar eftersom de är repeterbara till sin natur, vilket bidrar till effektiv produktion. För dimensioneringssituationer som inte faller inom typlösningarnas tillämpningsområde bör specifika lösningar utformas. Specifika lösningar bör användas när bergtekniska osäkerheter och/eller osäkerheter avseende bergkonstruktionens beteende bäst kan hanteras med unika och särskilt anpassade lösningar. 5.4 Principer för verifiering av tekniska lösningar i byggskedet Bygghandlingarna bör innefatta beskrivningar av procedurer för verifiering av dimensioneringsförutsättningarna och de tekniska lösningarnas bärförmåga, täthet och funktion. Procedurerna bör vara utformade så att de tekniska lösningar som uppförs blir ekonomiskt optimerade i förhållande till projektets krav, villkor och förutsättningar. I Figur 6 visas principerna för observationsmetodens tillämpning för dimensionering och verifiering av bergkonstruktioner. I gränssnittet där planeringsprocessen avslutas och byggskedet påbörjas kan ett informationsglapp uppstå avseende kunskapen om de tekniska sakfrågor som utgjort grund för utformningen av bergkonstruktionerna. I syfte att överbrygga detta glapp bör den ansvarige konstruktören eller någon med motsvarande kunskap beredas tillfälle att redogöra för dessa frågor för den byggledande organisationen och eventuellt för huvudentreprenören. Redogörelsen bör omfatta förekommande dimensioneringssituationer och tillhörande tekniska lösningar samt hur dessa ska verifieras. Ett ytterligare syfte kan vara att beskriva hur observationsmetoden ska tillämpas för att verifiera de tekniska lösningarna. Redogörelsen bör ses som en del av projektets kvalitetssäkring.

25 23 (27) Förslag på disposition för redogörelsen är: bygghandlingens omfattning och innehåll, bergtekniska förutsättningar, projektspecifika förutsättningar, geometrier för bergschakt, typlösningar, utförande och eventuella restriktioner, specifika lösningar, utförande och eventuella restriktioner, kontrollprogram, procedurer kopplade till verifiering av specifika tekniska lösningar. Figur 6 Principerna för observationsmetodens tillämpning både för dimensionering och för verifiering av bergkonstruktioner.

26 24 (27) Av observationsmetodens tre grundläggande principer, förutsägelse, observation och åtgärd, avslutas den första inom ramen för bygghandlingen. Förutsägelse kan representeras i bygghandlingen av en ingenjörsgeologisk och en bergteknisk prognos som både redovisar förekommande bergkvaliteter och hur de projekterade tekniska lösningarna är fördelade geografiskt. I bygghandlingen finns också beskrivningar för hur den andra och den tredje grundläggande principen, observation och åtgärd, ska genomföras. Observationer används, i en vid bemärkelse, både för beslut om teknisk lösning och för verifiering av uppförda tekniska lösningars bärförmåga, täthet och funktion. Kartering och resultatet av klassificering utgör exempel på observationer som kan användas för att tolka de verkliga bergförhållandena. Åtgärd är ett sammansatt begrepp som representeras av de projekterade tekniska lösningarna samt av beslut om vilken teknisk lösning som ska verkställas. Bygghandlingen ska innefatta åtgärder för alla identifierade dimensioneringssituationer. Mätningar och inspektioner utgör också observationer som kan användas för att reducera kvarstående osäkerheter med avseende på dimensioneringsförutsättningarna och den tekniska lösningens beteende. Tolkningen av observationerna utgör grund för verifiering. I bygghandlingens kontrollprogram eller motsvarande handling, redovisas lämpligen de kontroller och kriterier som behövs för att verifiera dimensioneringsförutsättningarna och de valda tekniska lösningarna beteende, samt hur resultatet av dessa kontroller ska dokumenteras. För verifieringen behöver kontrollparametrar och deras gränser i förhållande till dimensioneringens giltighet specificeras. Gränserna bör fastställas för både dimensioneringsförutsättningarna och bergkonstruktionens beteende. Kontrollparametrarna som används för att verifiera dimensioneringsförutsättningar, välja teknisk lösning och för att verifiera valda tekniska lösningars beteende bör vara relevanta, kvantifierbara och observerbara. För typlösningar utgör oftast bergkvaliteten den kontrollparameter som ska observeras i byggskedet. För detta ändamål kan ett beprövat eller ett till de bergtekniska förutsättningarna anpassat klassificeringssystem användas. Gränserna för dimensioneringens giltighet kan utgöras av villkor eller kriterier som definierar tillämpningen av typlösningar och/eller av rikt- eller gränsvärden för val av förstärkningsklass. Det förekommer att förutsättningarna för dimensioneringens giltighet styrs av laster, spänningar eller bergmassans mekaniska egenskaper som är svåra att bestämma i fält. I sådana fall kan det vara nödvändigt att använda kontrollparametrar med indirekt koppling till de parametrar som skall kontrolleras, exempelvis deformationer eller bergtäckning. Användning av specifika tekniska lösningar är oftast förknippad med komplexa dimensioneringssituationer och som följd kan det finnas kvarstående osäkerheter som behöver hanteras i byggskedet. För att i sådana fall säkerställa god hantering av kvarstående osäkerheter, bör valet av kontrollparametrar göras med omsorg så att resultatet av de observationer som utförs klargör eventuella avvikelser från det förväntade vad gäller dels de bergtekniska förutsättningarna, dels bergkonstruktionens beteende. Mindre avvikelser kan normalt hanteras genom anpassning av den projekterade tekniska lösningen till de aktuella förutsättningarna utan att produktionstidplanen påverkas på ett oacceptabelt sätt. Avvikelser i byggskedet som

27 25 (27) medför revidering av bygghandlingar betecknas som en oförutsedd händelse och bör hanteras formellt, se avsnitt 5.5. För vissa komplexa dimensioneringssituationer kan en mer stringent procedur med så kallade tullgränser tillämpas för att verifiera den specifika tekniska lösningens dimensioneringsförutsättningar eller bergkonstruktionens beteende. Det är i praktiken en riskbehandlingsåtgärd för att reducera tekniska osäkerheter och eventuella konsekvenser som kan uppstå om den tekniska lösningen inte uppfyller ställda krav. En mer detaljerad beskrivning av proceduren med tullgränser finns i Bilaga 2. I projekt som innehåller komplexa bergtekniska frågeställningar eller arbetsmoment i byggskedet som utgör potentiell risk för skada på tredje man, medverkar normalt en oberoende GK3-granskare. GK3-granskning ingår inte i ett projekts normala riskhanteringsarbete och kan därmed också ses som ett bidrag till riskbehandling och till kvalitetssäkring av projektets mål. 5.5 Oförutsedd händelse En oförutsedd händelse är en dimensioneringssituation som inte identifierats i projekteringen. En sådan kan exempelvis uppkomma när oförutsedda bergförhållanden påträffas eller när den valda tekniska lösningens beteende avviker från det förväntade, se Figur 6. En oförutsedd händelse kan definitionsmässigt inte omfattas av åtgärder som finns med i bygghandlingen. Detta förhindrar dock inte att de åtgärder som vidtas till följd av en oförutsedd händelse kan baseras på tekniska lösningar i bygghandlingen. Exempelvis genom formell revidering eller modifiering av en projekterad teknisk lösning. I annat fall kan nya utredningar, undersökningar och analyser krävas för att säkerställa en teknisk lösning som är anpassad till de oförutsedda dimensioneringsförutsättningarna.

28 26 (27) 6 BESKRIVNING AV BILAGOR I Tabell 2 redovisas de bilagor som ingår i Projektering av bergkonstruktioner. Hänvisning till bilagorna har gjorts löpande i huvuddokumentet. Även hänvisning mellan bilagor förekommer. Varje bilaga kan läsas individuellt, och beskriver arbeten och tillvägagångssätt. En helhetsbild av regelverk, planläggningsprocessen samt projekteringens roll i olika skeden ges i huvuddokumentet. Huvuddokumentet bör läsas först för att förstå de olika projekteringsaktiviteternas roll i processen. Tabell 2 Bilagor och kort beskrivning av deras innehåll. Bilaga Titel 1 Definitioner och symboler 2 Dimensionering av bärande huvudsystem Beskriver förutsättningar, dimensioneringsmetodik, dimensioneringsmetoder, dimensionering av speciella bergkonstruktioner, utformning av tekniska lösningar och Projekteringsrapport Bergkonstruktioner. 3 Riskhantering vid projektering av bergkonstruktioner Beskriver olika mål och syften för riskhantering samt olika metoder och verktyg för detta arbete. 4 Förundersökningar - Metoder och tillvägagångssätt Beskriver olika förundersökningsmetoder och laboratorieundersökningar som kan användas, samt hur redovisning av förundersökningar bör göras. 5 Karaktärisering och klassificering av bergkvalitet Beskrivning och riktlinjer för användande av RMR-, Q- och GSI-systemen Beskriver rekommendationer för hur bergmassan bör beskrivas och karaktäriseras ur bergteknisk synvinkel. 6 Uppskattning av mekaniska egenskaper för intakt berg, bergmassa och sprickor Beskriver hur mekaniska egenskaper för intakt berg, bergmassa och sprickor kan uppskattas. 7 Ingenjörsgeologisk och bergteknisk prognos Beskriver metodiken för framtagande av ingenjörsgeologisk och bergteknisk prognos samt hur dessa kan presenteras. 8 Brottmekanismer och brottformer Beskriver några av de vanligaste brottmekanismerna och brottformerna 9 Analys med empiriska metoder Beskriver hur empiriska analyser kan utföras med Q-metoden för att ta fram bergförstärkning. 10 Analys med analytiska metoder Beskriver olika analytiska metoder och hur dessa bör användas, främst för dimensionering av bergförstärkning. 11 Analys med numeriska metoder Beskrivning av olika numeriska metoder, rekommendationer vid val av metod och metodik samt utvärdering.

29 27 (27) Tabell 2 (fortsättning). Bilaga Titel 12 Dimensionering med hänsyn till brand Rekommendationer för dimensioneringsregler, arbetsgång och utformning av brandskydd samt verifiering av skydd mot värmeinträngning och motstånd mot spjälkning. 13 Dimensionering med hänsyn till explosion Beskrivning av explosionslaster och dimensioneringssituationer som bör beaktas. 14 Disposition Projekteringsrapport - Bergkonstruktioner Förslag på disposition för Projekteringsrapport - Bergkonstruktioner. 15 Ingenjörsgeologisk kartering av tunnlar och bergskärningar Trafikverkets riktlinjer för ingenjörsgeologisk kartering av tunnlar och bergskärningar. 16 Referenslista Lista över alla referenser (både för huvudrapport och bilagor)

30 Bilaga 1: Definitioner och symboler B1:1 (12) BILAGA 1: DEFINITIONER OCH SYMBOLER

31 Bilaga 1: Definitioner och symboler B1:2 (12) 1 DEFINITIONER Nedan anges definitioner på viktiga benämningar och begrepp som används i detta dokument. Bergförstärkning Bergkonstruktion Bergmassa Bergteknisk prognos Bergtunnel Bygghandling Byggherre Byggskede Bärande huvudsystem Detaljprojektering Konstruktionselement som installeras i berget eller på bergets fria yta i syfte att uppfylla krav på det bärande huvudsystemets bärförmåga. En tunnel, utrymme eller slänt där det bärande huvudsystemet enbart utgörs av bergmassan eller av bergmassan och en förstärkningskonstruktion i samverkan. Benämning för berget inkluderande intakt berg och förekommande sprickor. Prognos över de bergtekniska förutsättningarna, inklusive projekterade åtgärder. Bergteknisk prognos utgör underlag för anbudsräkning och produktionsplanering. En tunnel där det bärande huvudsystemet enbart utgörs av bergmassan eller av bergmassan och en förstärkningskonstruktion i samverkan. Handling som redovisar en bergkonstruktions form, konstruktion eller kvalitet och ligger till grund för utförandet. En bygghandling kan vara en beskrivning, ritning och/eller mängdförteckning på ingående material. Den för vars räkning en bergkonstruktion uppförs. Arbetet kan ske i byggherrens egen regi eller genom olika former av entreprenadupphandling. Det skede inom vilket en bergkonstruktion uppförs. Byggskedet omfattar de aktiviteter som ingår från det att byggarbetena påbörjas fram till dess att anläggningen godkänts genom slutbesiktning. Anläggningsdelar (bärande konstruktioner) inklusive jord och berg som säkerställer en tunnels bärförmåga, stadga och beständighet samt fribärande trafikbelastade anläggningsdelar. Benämning för det projekteringsarbete som utförs i samband med upprättande av bygghandling.

32 Bilaga 1: Definitioner och symboler B1:3 (12) Dimensionering Dimensioneringsaktivitet Dimensioneringsmetod Dimensioneringsprocess Dimensioneringsstrategi Dimensioneringssituation Diskontinuitet Förfrågningsunderlag Förstärkningsanvisning Förvaltningsskede Allmänt begrepp för utformning av det bärande huvudsystemet i syfte att uppfylla krav på bärförmåga och avsedd funktion. En aktivitet som utförs inom ramen för dimensioneringsprocessen i syfte att uppfylla kraven på dimensionering. Exempel på dimensioneringsaktiviteter är uppskattning av bergmassans egenskaper och beräkning av bergförstärkningens erforderliga bärförmåga. Empirisk, analytisk eller numerisk metod som används för dimensionering. Benämning för den aktivitetskedja som omfattar alla ingående aktiviteter för dimensionering och som leder fram till framtagande av en (eller flera) tekniska lösningar. Övergripande beskrivning av hur dimensioneringen ska gå till, inklusive strategiska val med avseende på metodik och metoder. Villkor, förhållande, utgångspunkt och grund för dimensionering sammansatt av unika förutsättningar, exempelvis avseende geologi, geometri, brottmekanism, last, krav på omgivningspåverkan. Yta som bryter kontinuitet inom bergmassan och som är öppen eller kan öppnas genom den påkänning som uppkommer av sprängning/losshållning. Handling som utgör underlag för entreprenörers anbudsräkning. Dokument eller protokoll som redovisar anvisad förstärkning vid ett specifikt karteringstillfälle. Det skede inom vilket ett projekt förvaltas. Förvaltningsskedet omfattar förvaltning, drift och underhåll från godkänd slutbesiktning och under hela dess livslängd. Ingenjörsgeologisk prognos Prognos över de ingenjörsgeologiska förutsättningar som behövs för att utföra projektering av erforderliga tekniska lösningar.

33 Bilaga 1: Definitioner och symboler B1:4 (12) Inklädnad Inredning Installation Intakt berg Karaktärisering Karteringsblad Karteringsprotokoll Karteringsritning Klassificering Konstruktionshandling Planeringsprocess Inklädnad av väggar och tak, främst för skydd mot frysning och inläckande vatten. En bergtunnelinklädnad som även utnyttjas som bergförstärkning ska betraktas som en del i det bärande huvudsystemet. Ett exempel på inklädnad är dräner. Anläggningsdelar som inte ingår i tunnelns bärande huvudsystem, till exempel kabelstege, innertak och innerväggar. Utrustningar som fordras för att en tunnel skall kunna användas för avsett ändamål. Det intakta berget utan sprickplan eller svaghetsplan (diskontinuiteter). En beskrivning av bergmassan med avseende på de parametrar som kontrollerar och påverkar bergmassans beteende. Fältprotokoll för kartering som ger en grafisk redovisning av bergets karaktär och kvalitet. Fältprotokoll för kartering som innehåller en textbeskrivning av bergets karaktär och kvalitet. En relationsritning som redovisar resultatet av bergkarteringar efter sprängning samt slutligt utförda förstärknings- och tätningsåtgärder (se TRVK Tunnel 11, avsnitt 3.3.5). Indelning av bergmassan i klasser med avseende på dess kvalitet i syfte att utföra dimensionering av bergförstärkning eller val av bergförstärkning i byggskedet. Ett samlingsbegrepp för de handlingar som redovisar hur en anläggningsdel, konstruktion eller installation har dimensionerats och hur den ska utföras och kontrolleras. Planeringsprocessen omfattar alla aktiviteter från åtgärdsvalsstudie fram till dess att byggskedet startar.

34 Bilaga 1: Definitioner och symboler B1:5 (12) Planläggningsprocess Projekteringsrapport - Bergkonstruktioner Projekteringsförutsättningar - Bergkonstruktioner Relationshandling Struktur Systemhandling Textur Uttagsordning Uttagssekvens Trafikverkets krav på hur ett väg- eller järnvägsprojekt ska planläggas. Planläggningsprocessen utgör en delprocess inom planeringsprocessen. Planläggningsprocessen omfattar aktiviteterna utredningsarbete, eventuell tillåtlighetsprövning, utformning av förslag till väg- respektive järnvägsplan, samråd (parallellt under hela planläggningsprocessen), granskning av förslag till väg- respektive järnvägsplan, fastställande av väg- respektive järnvägsplan och möjlighet till överklagande. Dokument som redogör för hur en bergkonstruktion projekterats och hur den ska verifieras i byggskedet. Projekteringsrapporter utgör del en av konstruktionsredovisningen. Dokument som redogör för samtliga relevanta förutsättningar och hur en bergkonstruktion avses att projekteras. Projekteringsförutsättningarna utgör en del av konstruktionsredovisningen. Samlingsbegrepp för handlingar som redovisar den verkliga utformningen i form av ritningar och tekniska beskrivningar efter färdigställandet. Relationshandlingar utgör en modell av verkligheten med så långt möjligt korrekta mått. Ingående tekniska beskrivningar redovisar egenskaper hos de verkliga systemen och utrymmena. Mönster av diskontinuiteter i bergmassan, som underindelar enskilda bergblock. Trafikverksintern handling som beskriver alla väsentliga tekniska lösningar för ny- och ombyggnadsobjektets fortsatta projektering. Dessa lösningar skall överensstämma med de beslutade funktionskraven i tidigare utredningar. Arbetet med systemhandling bedrivs ofta parallellt med framtagning av vägrespektive järnvägsplan. Storlek, form och anordning av kornen i sedimentära bergarter och av kristaller i magmatiska och metamorfa bergarter. Den ordning som olika bergutrymmen schaktas ut. Den sekvens som ett och samma bergutrymme schaktas ut (t.ex. pilottunnel och stross).

35 Bilaga 1: Definitioner och symboler B1:6 (12) 2 SYMBOLER cc ct g S C d G;dst f m S m 3 c el λ s m s = vinkel mellan bergyta och sprickplan som skapar ett bergblock = koefficient som beaktar långtidseffekt på tryckhållfasthet och ogynnsamma effekter av det sätt på vilket lasten påförs = koefficient som beaktar långtidseffekt på draghållfasthet och ogynnsamma effekter av det sätt på vilket lasten påförs = tiltvinkel (vinkel då glidning sker vid tilttest) = testvinkel vid Schmidthammartester = bergmassans tunghet ( g) = partialkoefficienter för material betong = partialkoefficient för säkerhetsklass (vid permanent och ogynnsam last) = partialkoefficient för permanent och ogynnsam last (geo) vid varaktig dimensioneringssituation = partialkoefficienter belastningsfall betong för last (generellt uttryck) = partialkoefficienter för material (generellt uttryck) = partialkoefficienter för material stål = bredd på lastupptagande yta mellan berg och sprutbetong = minsta huvudtöjning = kritisk dragtöjning = radiell elastisk töjning = medelsprickantal (per meter) för alla sprickgrupper i bergmassan = medelvärde omräkningsfaktor = fiberhalt i vol-% = Poissons tal (tvärkontraktionstal) för intakt bergprov i laboratorieskala = Poissons tal (tvärkontraktionstal) för bergmassan = bergmassans densitet = största huvudspänning (kan också formuleras som effektivspänning) = mellersta huvudspänningen (kan också formuleras som effektivspänning) = minsta huvudspänning (kan också formuleras som effektivspänning) = största huvudspänning vid brott (kan också formuleras som effektivspänning)

36 Bilaga 1: Definitioner och symboler B1:7 (12) 3max 3n ζ ζ0 θ adk bel c cc ci cm H h hållf max n primär v r rp res su tm x y rθ = största värdet på 3 för ett aktuellt problem (varierar beroende på tillämpning) = normerat värde för 3max = spänningen på randen i längdriktningen till ett långsträckt cirkulärt hålrum = primärspänning på randen i längdriktningen till ett långsträckt cirkulärt hålrum = tangentiell spänning runt ett hålrum = karakteristisk vidhäftningshållfasthet = belastning på bergmassan, generellt uttryck = enaxiell tryckhållfasthet för intakt berg i laboratorieskala = sprutbetongens tryckhållfasthet = enaxiell tryckhållfasthet för intakt berg i laboratorieskala (nyttjat i Hoek-Browns brottvillkor; samma som c) = enaxiell tryckhållfasthet för bergmassan = största horisontalspänningen = minsta horisontalspänningen = bergmassans hållfasthet, generellt uttryck = maximal hållfasthet för ett deformationsmjuknande bergmaterial = normalspänning = största primärspänning (före utbrytning) verkande i tvärsnittet vinkelrätt tunnelns eller bergrummets axel = vertikalspänning = radiell spänning runt ett cirkulärt hålrum = radiella spänningen på gränsen mellan plastiska och elastiska förhållanden (r = rp) runt ett cirkulärt hålrum = residual hållfasthet för ett deformationsmjuknande bergmaterial = fiberns sträckgräns = enaxiell draghållfasthet för bergmassan = primärspänning i x-riktning (för ett antaget koordinatsystem) = primärspänning i y-riktning (för ett antaget koordinatsystem) = skjuvhållfasthet (skjuvspänning) = skjuvspänning runt ett cirkulärt hålrum

37 Bilaga 1: Definitioner och symboler B1:8 (12) bk b j r a aadh aadh,r A Ao As b bs bso B BT BTtunnel B max Bg Bs c cr cj D De e E Ec Em = sprutbetongens karakteristiska skjuvhållfasthet = bergmassans inre friktionsvinkel = basfriktionsvinkel = sprickans friktionsvinkel = residualfriktionsvinkel = dilatansvinkel = partialkoefficient som avser variabla laster i generellt uttryck = radie av cirkulär tunnel = adhesion = adhesion, beräknat residualvärde för friktionsvinkeln och kohesion = area på sprickyta = area på observationsplanet (för bestämning av spricklängd och/eller sprickavstånd) = stålets (bultens) tvärsnittsarea = bultbrickans diameter = bergskivans tjocklek = begränsade svaghetszonens bredd = tunnelns/bergrummets bredd (spännvidd) = bergtäckning = avstånd till ovanförliggande tunnel = största spännvidd för en tunnel = bultens bärförmåga bestämd genom utdragsförsök = bultens flytlast = bergmassans kohesion = residualkohesion = sprickans kohesion = störningsfaktor från sprängning och avlastning i Hoek-Browns brottvillkor = ekvivalent dimension = sprickavstånd = elasticitetsmodulen för intakt bergprov i laboratorieskala = elasticitetsmodulen för sprutbetong = bergmassans elasticitetsmodul

38 Bilaga 1: Definitioner och symboler B1:9 (12) ESR f fccd fcd fflcrk fv fy fyd Fd Frep Fk g GRC GSI H Hb h hs ht hö I i ISRM Ja Jn Jr Jw Jv JCS JRC K k = Förstärkningsindex för bergrum/tunnlar i Q-systemet = pilhöjd för trycklinje = sprutbetongens dimensionerande tryckhållfasthet = betongens dimensionerande tryckhållfasthet = sprutbetongens sprickhållfasthet (karakteristiskt värde) = bergmassans volymexpansion efter plasticering = karaktäristiskt flytgränsvärde stål = bultens dimensionerande bärförmåga, dimensionerande draghållfasthet stål = dimensioneringsvärde last i generellt uttryck = aktuella representativa värdet för last i generellt uttryck = karaktäristiskt värde last i generellt uttryck = tyngdaccelerationen = Ground Reaction Curve = Geological Strength Index (GSI-värde från bergkaraktärisering) = djupet i meter under markytan för aktuell tunnel = höjd av löskärna bergmaterial = höjd av osäkert berg = bergskivans höjd = avstånd mellan tak och anfang för aktuell tunnel = höjd på övre block vid tilttester = yttröghetsmoment för bergskiva = sprickgruppsnummer = International Society of Rock Mechanics = sprickomvandlingstal = sprickgruppstal = sprickråhetstal = sprickvattental = totala antalet sprickor per m 3 berg = Joint wall Compressive Strength = Joint Roughness Coefficient = empirisk faktor för nyttjandegrad av fibern = koefficient för passivt jordtryck

39 Bilaga 1: Definitioner och symboler B1:10 (12) kc kr Li Lb Lk mb, s, a mi mö Mbrott n N/A NGI nri Nr m P p0 Pb Pbult p pf pi pcr ps ps max Pk pw q Q = styvhet hos tunn betongring = koefficient för passivt jordtryck beräknat med residualvärdet på friktionsvinkeln = spricklängd för sprickgrupp nummer i = bultlängd = fiktiv knäckningslängd för skiva = parametrar i Hoek-Browns brottvillkor som beror på bergart, sprickighet och bergkvalitet, gällande för bergmassan = parameter i Hoek-Browns brottvillkor motsvarande mb-värdet för intakt berg, vilket beror på bergart = massa på övre block vid tilttester = maximalt karaktäristiskt moment verkande på sprutbetong vid böjbrott och dålig vidhäftning = säkerhetsfaktor = Not Applicable (ej tillämpbart) = NGI-index, se Q = antalet slumpmässigt orienterade sprickor för sprickgrupp nummer i = antalet slumpmässigt orienterade sprickor justerade för observationslängden = blockets omkrets på bergytan = aktuell last för skiva = primärspänning vid hydrostatiskt spänningstillstånd = bultens brottlast = belastning på bult = procentuell förekomst = temporärt stöd från tunnelfront = inre tryck = kritiskt tryck = förstärkningens stödtryck = maximalt stödtryck från förstärkning = knäcklast för skiva av berg = grundvattentryck i sprickor = bergmassans belastning (spänning i bergmassan) = full-indexvärdet vid karaktärisering av bergmassor med avseende på bergkvalitet med Q-systemet

40 Bilaga 1: Definitioner och symboler B1:11 (12) QBas Qc qh Qm Qsb Qso qv r rs rm rw rd Rr Rm RMR RMRBas r0 rp RQD S S1 S2 Sa Si SRC SRF Ss T = bas-indexvärdet vid karaktärisering av bergmassor med avseende på bergkvalitet med Q-systemet = viktat Q-värde för bestämning av bergmassans hållfasthet enligt Q-systemet = bergmassans horisontella belastning (spänning i bergmassan) = Q-medelvärde, används vid dimensionering = Q-värde för sidoberg till svaghetszon, används vid dimensionering = Q-värde över svaghetszon, används vid dimensionering = bergmassans vertikala belastning (spänning i bergmassan) = radiellt avstånd från centrum av cirkulär tunnel = återstudsvärde vid Schmidhammartester (enskilt test) = medelvärde på återstudsvärde vid Schmidthammartester = återstudsvärde på våt sprickyta (vanligen medelvärde) vid Schmidthammartester = återstudsvärde på torr, färsk och sågad sprickyta (vanligen medelvärde) vid Schmidthammartester = korrigerat återstudsvärde vid användande av Schmidthammare vid bestämning av JCS = momentupptagningsförmåga i sprutbetong = full-indexvärdet vid karaktärisering av bergmassor med avseende på bergkvalitet med RMR-systemet = bas-indexvärdet vid karaktärisering av bergmassor med avseende på bergkvalitet med RMR-systemet = radien för cirkulär tunnel = radien till gränsen mellan plastiska och elastiska förhållanden = Rock Quality Designation (mått på sprickfrekvens) = bultavstånd = bultavstånd vinkelrätt tunnelns/bergrummets längdriktning = bultavstånd i tunnelns/bergrummets längdriktning = bultens axialstyvhet = medelsprickavstånd för sprickgrupp i = Support Reaction Curve = SpänningsReduktionsFaktorn (i Q-systemet) = styvhet på stöd = ökning av bergpartis bärförmåga per längdmeter, för den bultförstärkta tunnelranden

41 Bilaga 1: Definitioner och symboler B1:12 (12) tc ui uie uip us0 W Wd Wk w xk xd x y0 ymitt zt = sprutbetongskiktets tjocklek = radiell deformation i bergmassan = elastisk deformation i bergmassan = plastisk deformation i bergmassan = initial deformation i bergmassan = blockets/berget tyngd = dimensionerande last = karaktäristisk last = konstant för bestämning av fiktiv knäckningslängd = karaktäristiskt värde för ett materials eller produkts egenskaper = dimensionerande värde för ett materials eller produkts egenskaper = medelavstånd mellan sprickplan (i meter) för alla sprickgrupper i bergmassan = utböjning av skiva p.g.a. egenvikt och belastning vinkelrätt mot dess plan = utböjning av skiva (mitt) = avstånd från markytan till centrum av cirkulär tunnel (ytligt belägen tunnel) En geomekanisk teckenkonvention har nyttjats, i vilken spänningar och normaltöjningar är positiva vid kompression (tryck). Dragspänningar och dragtöjningar är således definierade negativa, om inte annat anges. I denna handbok har decimalpunkt (.) genomgående använts som decimalseparator, bl.a. för att underlätta eventuell kommunikation med internationell expertis inom området.

42 Bilaga 2: Dimensionering av bärande huvudsystem B2:1 (16) BILAGA 2: DIMENSIONERING AV BÄRANDE HUVUDSYSTEM

43 Bilaga 2: Dimensionering av bärande huvudsystem B2:2 (16) 1 ALLMÄNT Denna bilaga beskriver dimensionering av det bärande huvudsystemet med avseende på bärförmåga. Utgångspunkten för all projektering utgörs av de projekteringsförutsättningar som finns tillgängliga då dimensioneringen påbörjas. Projekteringsförutsättningar för bergkonstruktioner beskrivs i avsnitt 2 nedan. I avsnitt 3 beskrivs rekommenderad dimensioneringsmetodik. Den är först och främst anpassad till bygghandlingsprojekteringen, men arbetsgången och de ingående aktiviteterna kan i princip tillämpas oberoende av var i planeringsprocessen som projekteringen befinner sig. 2 PROJEKTERINGSFÖRUTSÄTTNINGAR 2.1 Allmänt Innan dimensioneringen påbörjas bör ett dimensioneringsunderlag (ett dokument) som förslagsvis benämns Projekteringsförutsättningar Bergkonstruktioner upprättas. Syftet med dokumentet är att redovisa samtliga relevanta förutsättningar för den dimensionering som dokumentet omfattar. Av Projekteringsförutsättningar Bergkonstruktioner bör det också framgå vilka geografiska områden och/eller bergkonstruktioner som kräver särskilda studier, inklusive en beskrivning av omfattningen och innehållet i dessa studier. Nedan ges rekommendationer och riktlinjer om de viktigaste sakfrågorna som bör ingå i Projekteringsförutsättningar Bergkonstruktioner vid dimensionering med avseende på bärförmåga. Riktlinjerna är inte heltäckande och bör därför betraktas som en checklista vilken kan behöva kompletteras med hänsyn till de projektspecifika förutsättningarna. 2.2 Geotekniska kategorier och säkerhetsklasser Geotekniska kategorier bör väljas i samråd mellan bergprojektör och byggherren. Byggherren är dock den som har beslutsrätten för val av geotekniska kategorier. Val av geotekniska kategorier bör, oberoende av typ av bergkonstruktion eller typ av utrymme, göras med ledning/stöd av de rekommendationer som anges i IEG Rapport 5:2010. Säkerhetsklasser väljs enligt Trafikverkets tekniska krav Tunnel. 2.3 Ingenjörsgeologi De ingenjörsgeologiska förutsättningarna bör redovisas i en ingenjörsgeologisk prognos, se Bilaga 7. I Projekteringsförutsättningar Bergkonstruktioner bör alla de ingenjörsgeologiska förutsättningar som är relevanta för den dimensionering som ska utföras redovisas, inklusive naturliga variationer och osäkerheter. Detta kan, beroende på omfattningen av dimensioneringen, göras antingen genom att hänvisa till den ingenjörsgeologiska prognosen i sin helhet, eller genom att extrahera nödvändig information. Exempel på sådan information är:

44 Bilaga 2: Dimensionering av bärande huvudsystem B2:3 (16) bergkvalitet, strukturgeologi (förekomst, orientering, m.m. av sprickor och svaghetszoner), grundvattennivå, mekaniska egenskaper för intakt berg, bergmassa och sprickor/svaghetszoner (se Bilaga 6), initiala bergspänningar (magnitud och orientering). Ingenjörsgeologiska storheter, såsom t.ex. bergkvalitet, mekaniska egenskaper för bergmassa och sprickor/svaghetszoner bör anges som min-, typ- och max-värden. De sekundära bergspänningarna (de omfördelade bergspänningarna efter berguttag) utgör last på en bergkonstruktion. Storlek och riktning på det primära spänningsfältet (initiala spänningsfältet före berguttag) är därmed en viktig faktor vid dimensionering av bergkonstruktioner. De primära spänningarna visar ofta på stor spridning, dels beroende på naturlig, rumslig variation, dels beroende på precisionen i tillgängliga mätmetoder. Primärspänningarna bör därför uppskattas så noggrant som det är praktiskt möjligt. Uppskattningen av primärspänningarna kan baseras på tidigare relevanta mätningar i området och/eller nya mätningar (se beskrivning av mätmetoder i Bilaga 4). I de fall primärspänningarna inte har avgörande betydelse för dimensioneringen kan antaganden om primärspänningarna vara till fyllest. För ytligt belägna bergkonstruktioner (till exempel en tunnel) kan variationerna i geologi, topografi, etc., vara betydande, vilket ofta gör extrapolering av spänningar från andra, närliggande områden irrelevanta och otillförlitliga. Den nödvändiga precisionen i uppskattningen av de primära spänningarna beror dock dels på syftet med dimensioneringen, vilket kan variera beroende på när i planeringsprocessen dimensioneringen utförs, dels på den bergmekaniska problemställningen i stort. Oavsett detta kommer det alltid att finnas osäkerheter i uppskattningen av primärspänningarna, varför spänningarnas magnitud bör anges som typ-värden och en variationsbredd i form av till exempel min- och max-värden. Även orienteringen av de primära spänningarna bör anges som min-, typ- och max-värden. 2.4 Geometri Allmänt Vid dimensionering av det bärande huvudsystemet måste hänsyn tas till berganläggningens layout och de enskilda bergkonstruktionernas geometriska dimensioner. För bergkonstruktioner som har oförändrat tvärsnitt över långa sträckor, t.ex. tunnlar, är det lämpligt att upprätta s.k. normalsektioner. Normalsektionerna bör redovisa alla relevanta mått som definierar berguttaget. Särskilt viktigt är det att redovisa det utrymme som normalt ska reserveras för bergförstärkning och vatten- och frostisolering, dvs. utrymmet mellan teoretisk tunnelkontur och invändig teoretisk tunnelkontur. För bergkonstruktioner som ska brandskyddas kan en utökning av utrymmet mellan teoretisk tunnelkontur och invändig teoretisk tunnelkontur behöva göras, beroende av koncept för brandskydd av bärande huvudsystem.

45 Bilaga 2: Dimensionering av bärande huvudsystem B2:4 (16) Ur dimensioneringssynpunkt kan det vara lämpligt att dela in tunnlar i olika spännviddsklasser. Detta kan sedan utnyttjas vid utformning av typlösningar för t.ex. bergförstärkning. Vid val av olika spännviddsklasser bör förekomsten (frekvensen) av olika spännvidder beaktas. Detta kan göras genom att beräkna antal tunnelmetrar för varje förekommande spännvidd och redovisa detta med hjälp av en tabell och/eller ett histogram. För bergkonstruktioner där normalsektioner inte är tillämpliga måste dimensionerna för bergkonstruktionerna bestämmas från fall till fall med hänsyn till avsedd funktion och med hänsyn till erforderligt utrymme för bergförstärkning, vatten- och frostisolering och brandskydd. Bestämning av erforderligt utrymme för bergförstärkning, vatten- och frostisolering och brandskydd utgörs ofta av en iterativ process, där de förutsättningar som anges i Projekteringsförutsättningar Bergkonstruktioner utgör en utgångspunkt som sedan kan komma att behöva justeras med hänsyn till resultatet från dimensioneringen. Vid dimensionering av det bärande huvudsystemet är även följande geometriska aspekter viktiga att ta hänsyn till: bergtäckning, närhet till befintliga undermarksanläggningar, byggnader och andra byggnadsverk, tunnelpåslag, deformationer i närheten av drivningsfronten Bergtäckning Uppgifter om den prognosticerade bergtäckningen, dvs. avståndet mellan en bergkonstruktion (t.ex. en tunnel) och bergöverytan, kan hämtas från den ingenjörsgeologiska prognosen. Det rekommenderas att det, med avseende på bergtäckning, etableras ett villkor för då typlösningar får tillämpas respektive då speciella tekniska lösningar ska tillämpas. Detta villkor kan vara relaterat till bergkonstruktionens spännvidd, t.ex. att typlösningar får tillämpas då bergtäckningen är större än, eller lika med, halva spännvidden. I de fall det föreligger osäkerhet avseende bergtäckningen, som har betydelse för val av teknisk lösning, rekommenderas det att denna osäkerhet undanröjs genom kompletterande undersökningar i samband med projekteringen. Då detta inte är möjligt kan osäkerhet avseende bergtäckning hanteras i byggskedet, t.ex. genom utförande av sonderingsborrning från tunneln. Närhet till befintliga undermarksanläggningar, byggnader och andra byggnadsverk I det fall en eller flera befintliga undermarksanläggningar, byggnader eller andra byggnadsverk ska korsas/passeras bör det, med avseende på avstånd, etableras villkor för i vilka dimensioneringssituationer som typlösningar inte är tillämpliga. För t.ex. planskilda korsningar med befintliga tunnlar skulle ett sådant villkor kunna formuleras

46 Bilaga 2: Dimensionering av bärande huvudsystem B2:5 (16) enligt följande: "Specifika lösningar ska tillämpas om avståndet mellan tunnlarna är mindre än halva spännvidden för den tunnel som har den största spännvidden". Osäkerheter avseende avstånd till befintliga undermarksanläggningar, byggnader och andra byggnadsverk bör undanröjas i samband med projekteringen genom inmätningar och undersökningsborrningar. Då detta inte är möjligt kan en sådan osäkerhet hanteras i byggskedet, t.ex. genom utförande av sonderingsborrning och geofysiska mätningar inifrån från tunneln. Behov av tredimensionella dimensioneringsanalyser vid närhet till befintliga undermarksanläggningar, byggnader eller andra byggnadsverk bör bedömas från fall till fall. Tunnelpåslag Tunnelpåslag bör betraktas som bergkonstruktioner för vilka specifika lösningar tillämpas. Särskilt bör effekter av reducerad inspänning längs tunnelns längdaxel beaktas. Behov av tredimensionella dimensioneringsanalyser bör bedömas från fall till fall. Deformationer i närheten av drivningsfronten Deformationerna i ett referensplan vinkelrät en tunnels längdaxel påverkas av avståndet mellan referensplanet och tunnelfronten. Detta innebär att avståndet mellan tunnelfronten och bergförstärkningen även påverkar storleken på uppkomna laster i förstärkningen eftersom en viss del av deformationerna hinner utvecklas innan förstärkningen installeras. Hanafy (1980) redovisar hur deformationerna i ett referensplan utvecklas som funktion av drivningsfrontens avstånd till referensplanet, se Figur B2:1. Enligt Figur B2:1 har t.ex % av de slutliga deformationerna utvecklats redan då tunnelfronten passerat referenssektionen med 1/2-1 tunnelradier. Detta innebär att belastningen på förstärkningen kan bli signifikant lägre om hänsyn tas till avståndet mellan förstärkningen och tunnelfronten än om denna aspekt negligeras. Det bör dock påpekas att installation av bergförstärkning, i de flesta fall, endast har en begränsad påverkan på deformationernas storlek. Det rekommenderas att hänsyn till avståndet mellan förstärkningen och tunnelfronten tas enligt ovan för tekniska lösningar där bergförstärkningen ska installeras nära drivningsfronten. Detta är normalt kopplat till dimensioneringssituationer med t.ex. dålig eller mycket dålig bergkvalitet. Hänsyn till deformationer i närheten av drivningsfronten studeras bäst med hjälp av numeriska analyser i vilka förstärkningselement (t.ex. bergbultar och sprutbetong) simuleras.

47 Bilaga 2: Dimensionering av bärande huvudsystem B2:6 (16) Figur B2:1 Utveckling av deformationer som funktion av drivningsfrontens läge (från Hanafy, 1980) 2.5 Bergschaktmetod, uttagsordning och uttagssekvens Bergschaktmetod påverkar dels när, hur och i vilken ordning olika byggaktiviteter utförs eller kan utföras, dels slutresultatet av schaktningen (jämför t.ex. borrning/sprängning med TBM och linsågning). Bergschaktmetod påverkar därmed också förutsättningarna för dimensioneringen, t.ex. hur nära drivningsfronten bergförstärkning kan installeras. Uttagsordning och uttagssekvens påverkar hur de inducerade spänningarna runt de utbrutna bergkonstruktionerna omfördelas. Det är inte nödvändigtvis så att det slutliga spänningstillståndet i berget är det som är dimensionerande för den tekniska lösningen, dvs. uttagsordning och uttagssekvens påverkar belastningshistoriken. I de fall uttagsordning och uttagssekvens bedöms inverka på dimensioneringen av det bärande huvudsystemet rekommenderas det att hänsyn tas till detta. Exempel på när detta kan vara aktuellt är: parallella tunnlar som ligger nära varandra, uppdelning av tunneltvärsnittet (pilot/strossar, galleri/pall, etc.), korsningar/anslutningar mellan nybyggda tunnlar.

48 Bilaga 2: Dimensionering av bärande huvudsystem B2:7 (16) Bergschaktmetod, uttagsordning och uttagssekvens utgör dels en förutsättning för dimensioneringen, men kan också, genom en iterativ process, utgöra ett resultat av dimensioneringen eller utformningen av en teknisk lösning. I Projekteringsförutsättningar Bergkonstruktioner anges därför "preliminär" bergschaktmetod, uttagsordning och uttagssekvens, vilka utgör en "startpunkt" för dimensioneringen/utformningen av en teknisk lösning. 2.6 Bergförstärkning och dess egenskaper I Projekteringsförutsättningar Bergkonstruktioner är det lämpligt att redovisa vilka typer av förstärkningselement som kan komma att användas liksom deras mekaniska egenskaper, t.ex. flytdragspänning för bergbultar och böjdraghållfasthet för sprutbetong. I det fall partialkoefficientmetoden kommer att användas för att beräkna dimensionerande bärförmåga hos förstärkningselement bör såväl karaktäristiska värden som partialkoefficienter och dimensionerande värden ingå i redovisningen. 2.7 Belastningar på det bärande huvudsystemet Allmänt I Trafikverkets tekniska krav Tunnel beskrivs de laster som kan komma i fråga för en tunnel. Lasterna är indelade i varaktiga respektive exceptionella dimensioneringssituationer. Vid dimensionering av det bärande huvudsystemet för bergkonstruktioner är normalt dock endast ett begränsat antal av de laster som anges i Trafikverkets tekniska krav Tunnel som är relevanta för bergkonstruktioner. Av lasterna i varaktiga dimensioneringssituationer kan laster från omgivande jord och berg (till exempel primärspänningar), överlaster (t.ex. laster från närliggande byggnadsverk) och vattentryck anses vara relevanta. I vissa fall kan svälltryck från svällande leror vara relevant att ta hänsyn till. För exceptionella dimensioneringssituationer utgör brandlast och i vissa fall även explosionslast relevanta laster som kan behöva beaktas. I Projekteringsförutsättningar- Bergkonstruktioner bör det framgå vilka laster och lastvärden som ska beaktas för den dimensionering som dokumentet omfattar. Last från berg Eftersom berget både kan utgöra last och bidra till bärförmågan är begreppet last från berg komplicerat. Last från berg kan härstamma dels från bergblock/löst berg genom gravitationen eller från de sekundära spänningarna som induceras p.g.a. berguttaget. De sekundära spänningarna beror, i sin tur, bl.a. på det primära spänningstillståndet (de initiala spänningarna). I Projekteringsförutsättningar Bergkonstruktioner bör det dels anges vilken tunghet som ska förutsättas för berget, dels hur de initiala spänningarna ska beaktas med avseende på variationer/osäkerheter i magnitud och orientering för den dimensionering som dokumentet avser.

49 Bilaga 2: Dimensionering av bärande huvudsystem B2:8 (16) Övriga relevanta laster Övriga relevanta laster för bergkonstruktioner omfattar till exempel överlaster från jord, byggnader och andra byggnadsverk, trafiklast, svälltryck och vattentryck. Dessa bestäms från fall till fall, med hänsyn till möjlig variation i lastvärden och utifrån reglerna i Trafikverkets tekniska krav Tunnel. I de fall odränerade konstruktioner är aktuella måste hänsyn tas till eventuellt vattentryck i bergmassan bakom den täta konstruktionen och mot den täta konstruktionen. Detta är särskilt viktigt vid exempelvis djupt förlagda tunnlar. För dränerade konstruktioner kan det vara aktuellt att ta hänsyn till vattentryck i de fall det kan misstänkas att dräneringens funktion över tid inte kan säkerställas, t.ex. vid mot berg motgjuten betongkonstruktion med dräneringsskikt mellan betongen och berget. I sådana fall bör vattentrycket bestämmas genom en särskild utredning. För dränerade, ytligt förlagda bergkonstruktioner med förstärkning bestående av bergbult och sprutbetong, kan vattentrycket normalt försummas. Underlag för bestämning av laster från jord, svälltryck från svällande leror och vattentryck kan inhämtas från den ingenjörsgeologiska prognosen. Laster från byggnader och andra byggnadsverk måste bestämmas från fall till fall för respektive dimensioneringssituation. Normalt görs en inventering av grundläggningsförhållanden och grundläggningstryck av närliggande byggnader och byggnadsverk som kan utgöra underlag. Dimensionering med hänsyn till brandlast avviker avsevärt från den dimensionering som utförs för ovan nämnda "mekaniska laster". Därför beskrivs detta specifikt i Bilaga 12. I vissa fall kan dimensionering med hänsyn till explosionslast vara relevant för bergkonstruktioner. I Bilaga 13 beskrivs de explosionslaster som är relevanta för det bärande huvudsystemet och i vilka dimensioneringssituationer som explosionslaster bör beaktas. I Projekteringsförutsättningar Bergkonstruktioner bör det anges hur samtliga övriga relevanta laster ska beaktas i den dimensionering som dokumentet omfattar. Belastningssekvens Vid dimensionering med hänsyn till mekaniska laster måste den belastningssekvens som genereras under byggtiden beaktas. Exempelvis måste hänsyn tas till: (1) uttagsordning mellan den aktuella tunneln och närliggande tunnlar, (2) sekventiellt uttag i den aktuella tunneln (till exempel uttag av galleri och pall eller pilot och stross) och (3) tillkommande eller avgående externa laster i närheten av tunneln (till exempel från grundläggning av byggnader och andra byggnadsverk). Orsaken till detta är att den dimensionerande lasteffekten på det bärande huvudsystemet inte nödvändigtvis bestäms av det slutliga lasttillståndet. I Projekteringsförutsättningar Bergkonstruktioner bör det anges hur och vilka lastsekvenser som ska beaktas i den dimensionering som dokumentet omfattar.

50 Bilaga 2: Dimensionering av bärande huvudsystem B2:9 (16) 2.8 Brottmekanismer och brottformer En mycket viktig förutsättning för dimensioneringen av det bärande huvudsystemet är att identifiera troliga brottmekanismer och brottformer. Förståelse av de brottmekanismer och brottformer som kan förekomma i en dimensioneringssituation utgör grunden för dimensioneringen. Identifiering av brottmekanismer och brottformer baseras på en analys av de geologiska och bergmekaniska förhållandena som beskrivits i avsnitt ovan. Analysen kan t.ex. baseras på erfarenhet, jämförelse av last och hållfasthet, stereografisk analys av sprickor eller sprickgrupper och/eller någon form av beräkningar (analytiska eller numeriska). Även genom att studera deformationsmekanismer från t.ex. numeriska analyser kan indikationer på potentiella brottformer och brottmekanismer erhållas. Det bör dock påpekas att det krävs erfarenhet för att tolka sådana beräkningar på ett adekvat sätt. I Bilaga 8 beskrivs några av de vanligaste förekommande brottmekanismerna och brottformerna. I Projekteringsförutsättningar Bergkonstruktioner bör troliga brottmekanismer och brottformer anges för den dimensionering som dokumentet omfattar. 2.9 Omgivningspåverkan I de fall det föreligger krav med avseende på omgivningspåverkan bör dessa anges i Projekteringsförutsättningar Bergkonstruktioner, t.ex. krav på begränsning av vibrationer vid sprängning och krav på begränsning av deformationer med avseende på exempelvis befintliga grundläggningar, järnvägsspår och rörledningar. Krav med avseende på begränsning av vibrationer vid sprängning och begränsning av deformationer finns ofta redovisade i särskilda dokument. När sådana dokument finns tillgängliga kan hänvisningar till dessa göras. 3 DIMENSIONERINGSMETODIK 3.1 Allmänt Vid dimensionering av det bärande huvudsystemet genomförs ett antal aktiviteter för att komma fram till de tekniska lösningar som ska implementeras i bygghandlingen. Underlaget till dimensioneringen utgörs av Projekteringsförutsättningar Bergkonstruktioner (se avsnitt 2 ovan). Rekommenderad dimensioneringsmetodik illustreras i Figur B2:2 i form av en aktivitetskedja. Metodiken börjar med en specificering av dimensioneringssituationer och avslutas med upprättande av en rapport som benämns Projekteringsrapport Bergkonstruktioner. I avsnitten beskrivs de olika aktiviteterna tillsammans med rekommendationer för genomförandet.

51 Riskbedömning Projektering av bergkonstruktioner Bilaga 2: Dimensionering av bärande huvudsystem B2:10 (16) Specificering av dimensioneringssituation(er) Val av dimensioneringsmetod(er) Utförande av dimensioneringsanalyser Utvärdering och kontroll av att analysresultat uppfyller projekteringsförutsättningarna Nej Ja Utformning av teknisk(a) lösning(ar) Figur B2:2 Upprättande av Projekteringsrapport - Bergkonstruktioner Illustration av dimensioneringsmetodik. 3.2 Specificering av dimensioneringssituationer Val av vilka dimensioneringssituationer som dimensioneringen ska omfatta styrs dels av de tekniska förutsättningar som anges i Projekteringsförutsättningar Bergkonstruktioner, dels av de administrativa och andra projektspecifika krav, villkor och förutsättningar som gäller. Exempelvis kan möjligheten till en flexibel produktionsplanering påverka valet av dimensioneringssituationer. Valet av dimensioneringssituationer styrs också av riskbedömningen, vilken utgör en integrerad del av hela planeringsprocessen (se kapitel 5 i huvuddokumentet och Bilaga 3). Vid specificering av dimensioneringssituationer anges de unika krav, villkor och förutsättningar som ska gälla för respektive dimensioneringssituation.

52 Bilaga 2: Dimensionering av bärande huvudsystem B2:11 (16) 3.3 Val av dimensioneringsmetoder Val av dimensioneringsmetoder bör göras från fall till fall utifrån de förutsättningar som gäller för en dimensioneringssituation. Detta innebär att endast dimensioneringsmetoder som är relevanta för den aktuella dimensioneringssituationen bör användas. För dimensioneringssituationer med låg komplexitet kan det vara tillräckligt att välja s.k. hävdvunna metoder, dvs. bedömningar baserade på erfarenheter från liknande projekt, utlåtanden från sakkunniga och resultat från empiriska metoder. För mer komplexa dimensioneringssituationer kan analytiska och/eller numeriska metoder behöva användas. Vid val av dimensioneringsmetoder är det också mycket viktigt att syftet med analyserna är tydliggjort. Syftet kan variera bl.a. beroende på när i planeringsprocessen som analyserna utförs, t.ex. från att i ett tidigt skede överslagsmässigt påvisa teknisk genomförbarhet till att i detalj utforma en teknisk lösning för en bygghandling. En av de viktigaste faktorerna vid val av dimensioneringsmetoder är vilka brottmekanismer och brottformer som kan vara aktuella för den dimensioneringssituation som ska studeras, se avsnitt 2.7 ovan samt Bilaga 8. Den integrerade riskbedömningen (se Bilaga 3) kan också bidra vid val av dimensioneringsmetoder. I Bilagorna 9, 10 och 11 beskrivs empiriska, analytiska och numeriska metoder som kan användas i samband med analys av det bärande huvudsystemet med avseende på bärförmåga. Dessa omfattar: Empiriska metoder (Bilaga 9) Q-metoden Analytiska metoder (Bilaga 10) balkteori valvteori GRC-metoden spänningsanalys blockanalys valvbildande bultning upphängning av löskärna upphängning i ovanförliggande bärkraftigt/horisontellt skiktat berg ökad inspänning god vidhäftning och vidhäftningsbrott i sprutbetong dålig vidhäftning och böjbrott i sprutbetong stansning av berg genom sprutbetong mellan bultar (god vidhäftning) stansning av bultbricka genom sprutbetong (dålig vidhäftning) tyngdkraftsbelastat valv av sprutbetong eller betong förbultning Numeriska metoder (Bilaga 11) kontinuummetoder diskontinuummetoder.

53 Bilaga 2: Dimensionering av bärande huvudsystem B2:12 (16) I samband med val av dimensioneringsmetoder bör även detaljeringsgraden och omfattningen av dimensioneringsanalyserna planeras/bestämmas. Detta bör göras från fall till fall, dels beroende på syftet med analyserna, dels beroende på komplexiteten i den aktuella dimensioneringssituationen och karaktären på föreliggande variationer och osäkerheter i ingenjörsgeologiska förhållanden och andra förutsättningar. Riskbedömningen kan utgöra stöd för detta arbete. Dimensionering med hänsyn till brand respektive explosion beskrivs, som tidigare nämnts, i Bilaga 12 respektive Utförande av dimensioneringsanalyser Utförande av dimensioneringsanalyser omfattar upprättande av analysmodell (inklusive kvalitetssäkring av modell), utförande av analyser och sammanställning och redovisning av analysresultaten. 3.5 Utvärdering av dimensioneringsresultat Allmänt Vid utvärdering av dimensioneringsresultaten är det viktigt att ha kunskaper om de olika dimensioneringsmetodernas begränsningar och deras grad av relevans för den aktuella dimensioneringssituationen. Det är också viktigt att hänsyn tas till hur den naturliga variationen och osäkerheterna i de ingenjörsgeologiska förutsättningarna har hanterats i analyserna (t.ex. variationen och osäkerheterna i bergmassans egenskaper och i initiala spänningar) och vilka förenklingar och antaganden som gjorts. För att kunna utvärdera dimensioneringsresultatet, dvs. svara på frågan: uppfyller analysresultaten krav och villkor (se Figur B2:2), kan det vara lämpligt att utnyttja olika typer av "utvärderingsverktyg". Exempel på sådana utvärderingsverktyg är: "utvärderingskriterier", "ingenjörsmässiga bedömningar". Utvärderingskriterier Utvärdering med hjälp av utvärderingskriterier avser i föreliggande dokument att värdet för en beräknad storhet (t.ex. kraft, spänning, töjning) jämförs med ett gränsvärde (eller tillåtet värde). Gränsvärdet kan t.ex. utgöras av ett karaktäristiskt eller dimensionerande materialvärde för ett förstärkningselement. För de flesta av de analytiska dimensioneringsmetoder som omnämns i Bilaga 10 utgör "gränsvärde" eller "tillåtet värde" indata till själva dimensioneringsmetoden (eller beräkningsmodellen) som vid tillämpning resulterar i en erforderlig förstärkning (t.ex. bultavstånd eller sprutbetongtjocklek). För dessa metoder är utvärderingskriteriet "inbakat" i själva metoden.

54 Bilaga 2: Dimensionering av bärande huvudsystem B2:13 (16) För dimensioneringsmetoder där gränsvärden inte är indata till beräkningen kan utvärderingskriterier t.ex. utgöras av villkor mellan beräknade lasteffekter i förstärkningselement och dess bärförmåga, t.ex. att den beräknade lasteffekten ("påkänningen") ska vara mindre än ett specifikt värde. Exempelvis kan detta för en bergbult uttryckas som att den beräknade lasteffekten (eller "påkänningen") i form av töjning eller kraft ska vara mindre än ett visst gränsvärde (tillåtet värde). Ett annat exempel är att kantdragspänningen i sprutbetong ska vara mindre än en viss tillåten böjdraghållfasthet. Utvärderingskriterier kan även utgöras av gränsvärden för tillåten påverkan på omgivning (t.ex. befintlig byggnad, byggnadsverk och enskild konstruktion eller installation) i form av t.ex. maximal deformation eller vinkeländring. Ingenjörsmässiga bedömningar Inga dimensioneringsmetoder utgör en "perfekt" representation av verkligheten. Tvärtom, utgör alla dimensioneringsmetoder förenklingar av verkligheten i större eller mindre grad. Det föreligger därmed s.k. "modellosäkerheter" som kan vara olika stora för olika dimensioneringsmetoder och lastfall. Hur en viss dimensioneringssituation har specificerats med avseende på laster och variationen/osäkerheterna i de ingenjörsgeologiska förutsättningarna påverkar också hur dimensioneringsresultaten bör tolkas. Syftet med dimensioneringen är ytterligare en faktor som kan inverka på utvärderingen. Ovanstående innebär att utvärderingskriterierna enligt ovan bör kompletteras med ingenjörsmässiga bedömningar där resultatet från utförda dimensioneringsanalyser granskas och analyseras kritiskt. Den i processen integrerade riskbedömningen bör i detta sammanhang utgöra en naturlig del av de ingenjörsmässiga bedömningarna. Exempel på faktorer som bör ingå i den ingenjörsmässiga bedömningen är: aktuell geologi/strukturgeologi, variationen (känsligheten) i analysresultaten med hänsyn till använda dimensioneringsmetoder och variationen/osäkerheterna i indata, begränsningar och grad av relevans för använda dimensioneringsmetoder, gjorda antaganden och förenklingar, tidigare erfarenheter av liknande bergkonstruktioner i liknande förhållanden, konsekvenser av överbelastning i bergmassa och förstärkningselement, konsekvenser av småskalig (lokal) och storskalig instabilitet, konsekvenser av förväntade deformationer. Det är viktigt att de ingenjörsmässiga bedömningarna motiveras och dokumenteras. 3.6 Utformning av tekniska lösningar Allmänt Utformning av teknisk(a) lösning(ar) bör omfatta alla de aspekter som är nödvändiga för att uppföra en bergkonstruktion. I det fall det föreligger variationer/osäkerheter i projekteringsförutsättningarna för en bergkonstruktion kan en eller flera tekniska lösningar behöva utformas. I begreppet teknisk lösning avseende bärförmåga ingår,

55 Bilaga 2: Dimensionering av bärande huvudsystem B2:14 (16) förutom specificering av temporär och permanent bergförstärkning, således även de eventuella krav och villkor som är förknippade med utförandet av den tekniska lösningen, t.ex: restriktioner med avseende på bergschaktmetod och bergschaktarbeten (t.ex. uttagsordning och uttagssekvens, maximal salvlängd, maximalt avstånd mellan permanent bergförstärkning och drivningsfront), kontrollparametrar och gränser för dimensioneringens giltighet, eventuella tullgränser och procedur för verifiering av teknisk lösning. Det är viktigt att restriktioner med avseende på bergschaktmetod och bergschaktarbeten är motiverade och produktionsanpassade. Två av de viktigaste aspekterna att ta ställning till i samband med utformning av tekniska lösningar enligt observationsmetoden är: kontrollparametrar och gränser för dimensioneringens giltighet. Användning av s.k. tullgränser kan i vissa fall vara lämpligt. Detta beskrivs i mer detalj nedan. Kontrollparametrar och gränser för dimensioneringens giltighet Kontrollparametrar utgörs av parametrar som ska observeras i byggskedet i syfte att kontrollera dimensioneringens giltighet. I praktiken innebär det att kontrollparametrarna används i två olika syften, nämligen att: (1) kontrollera (verifiera) de bergtekniska förutsättningar som utgjort grunden för dimensioneringen för att välja/ta beslut om vilken teknisk lösning som ska uppföras och (2) kontrollera (verifiera) den tekniska lösningens beteende (i detta sammanhang det bärande huvudsystemets beteende/respons). Kontrollparametrarna måste utgöras av mätbara (observerbara) storheter, tillstånd eller egenskaper vars gränser definierar dimensioneringens giltighet. Exempel på kontrollparametrar som kan användas i syfte att kontrollera (verifiera) dimensioneringsförutsättningarna för att välja/ta beslut om teknisk lösning är: bergkvalitet, strukturers orientering och egenskaper, bergtäckning. Exempel på kontrollparametarar som kan användas i syfte att kontrollera (verifiera) det bärande huvudsystemets beteende/respons är: deformationer (t.ex. i bergmassan, i förstärkningselement, i närliggande grundläggningar, konstruktioner, installationer, etc.), påkänning i förstärkningselement, skador på förstärkningselement (t.ex. uppsprickning av sprutbetong). Gränser för dimensioneringens giltighet utgörs av villkor (eller kriterier) för inom vilka gränser som kontrollparametrarna måste ligga för att en teknisk lösning ska vara giltig. Gränserna för dimensioneringens giltighet baseras dels på förutsättningarna för utförd dimensionering av en teknisk lösning, dels på utvärderingen av resultatet från dimensioneringen eller tillåten påkänning/deformation/tillstånd.

56 Bilaga 2: Dimensionering av bärande huvudsystem B2:15 (16) Tullgränser En tullgräns utgörs av en i förväg definierad kontrollpunkt/beslutspunkt i byggskedet som inte får passeras utan särskilt godkännande/beslut. Tullgränser kan vara lämpliga att använda vid komplexa dimensioneringssituationer där eventuella avvikelser från dimensioneringsförutsättningarna eller den valda tekniska lösningens beteende kan få stora konsekvenser. I samband med användning av tullgränser för att kontrollera dimensioneringens giltighet bör en specifik procedur tillämpas. Beslut att passera en tullgräns fattas lämpligen vid ett tullgränsmöte. I god tid före tullgränsmötet bör en så kallad teknikgenomgång genomföras. Syftet med teknikgenomgången är att inför berörda projektparter beskriva villkoren som är kopplade till tullgränsen. Vid teknikgenomgången tas inga formella beslut utan målsättningen bör vara att dels informera om vad som förväntas av respektive part fram till tullgränsmötet, dels att informera om tekniska lösningar och bakgrunden/motiven för dessa. Vid teknikgenomgångarna kan det vara lämpligt att följa en i förväg bestämd dagordning, omfattande t.ex: entreprenadarbeten som ska vara utförda innan tullgränsmötets genomförande, t.ex. bergschaktarbeten, förstärkningsarbeten och injekteringsarbeten, övriga arbeten som utgör villkor för tullgränsmötets genomförande, dokumentation som ska utgöra underlag för utvärdering av dimensioneringens giltighet och för genomförande av tullgränsmötet, t.ex. ingenjörsgeologisk kartering och arbetsberedning, övrig dokumentation som ska utgöra underlag vid tullgränsmötets genomförande, t.ex. utvärderingsrapport avseende dimensioneringens giltighet. Teknikgenomgången bör också innehålla en redovisning av: aktuella tekniska lösningar, dimensioneringsförutsättningar för de tekniska lösningar som avses, kontrollparametrar och procedur för verifiering av de tekniska lösningarna. Inför tullgränsmötet bör en utvärdering vara gjord av den information som behövs för att vid tullgränsen fastställa om dimensioneringens giltighet innehålls. Utvärderingen bör vara utförd av ansvarig konstruktör och redovisas i form av en utvärderingsrapport med rekommendationer för huruvida tullgränsen kan passeras eller inte, samt eventuella villkor för att tullgränsen ska få passeras. Det är lämpligt att tullgränsmötena följer en i förväg bestämd dagordning, som till exempel: inledning, genomgång av produktionsläget, genomgång av utvärderingsrapport, genomgång av entreprenörens arbetsberedning,

57 Bilaga 2: Dimensionering av bärande huvudsystem B2:16 (16) beslut avseende: (1) om tullgränsen får passeras eller inte, (2) val av teknisk lösning och (3) villkor som är kopplade till passagen av tullgränsen. Vilka projektparter som ska vara representerade vid teknikgenomgång och tullgränsmöte samt vilken part som fattar beslut om att tullgränsen ska passeras eller inte, beror av kontraktsform och vilka samarbetsformer som etablerats inom projektet. 3.7 Upprättande av Projekteringsrapport - Bergkonstruktioner Utförd dimensionering redovisas i en Projekteringsrapport- Bergkonstruktioner. Rapporten ska redogöra för samtliga förutsättningar som utgjort underlag för dimensioneringen, redogöra för hur dimensioneringen är utförd, redovisa utförda analyser, resultat och utvärdering, redovisa och motivera utformningen av projekterad(e) teknisk(a) lösning(ar), inklusive uttagsordning, uttagssekvens och eventuella drivningsrestriktioner, samt redovisa hur tekniska osäkerheter har hanterats. Redovisningen av tekniska lösningar ska även omfatta kontrollparametrar, gränser för dimensioneringens giltighet och eventuella tullgränser. I Bilaga 14 redovisas ett förslag till disposition för Projekteringsrapport- Bergkonstruktioner. Dispositionen ska betraktas som en checklista som kan behöva anpassas till aktuell(a) dimensioneringssituation(er) och dess/deras omfattning, varvid de rubriker som är relevanta används. Som framgår av Bilaga 14 omfattar denna även frågeställningar avseende beständighet och täthet trots att dessa inte omfattas av föreliggande dokument. Projekteringsrapport- Bergkonstruktioner ingår i konstruktionshandlingarna (konstruktionsredovisningen) och utgör underlag för upprättande av bygghandlingar.

58 Bilaga 3: Riskhantering vid projektering av bergkonstruktioner B3:1 (5) BILAGA 3: RISKHANTERING VID PROJEKTERING AV BERGKONSTRUKTIONER

59 Bilaga 3: Riskhantering vid projektering av bergkonstruktioner B3:2 (5) 1 ALLMÄNT Enligt Trafikverkets verksamhetssystem ska en del av riskhanteringen inbegripa att fortlöpande identifiera, analysera och utvärdera risker. I en allmän beskrivning är riskhantering ett stöd för en organisations verksamhet, utveckling och strategier, se till exempel SS-ISO 31000:2009. Där kopplas begreppet risk till osäkerheternas effekt på uppställda mål. Effekten kan vara positiv, negativ eller en avvikelse från det förväntade. Osäkerhet uppkommer när brist på information medför otillräcklig eller ofullständig kunskap eller förståelse om en händelse. I projekt med bergkonstruktioner finns potential för händelser med avseende på bergmassans eller konstruktionens beteende, som utgör möjligheter, hot eller en ökad grad av osäkerhet. På så sätt har en osäker händelse, om den inträffar, en positiv eller negativ effekt på projektets mål. I teknisk bemärkelse kan risk också vara ett mått på konsekvenserna av en framtida händelse. Risk kan då ses som en funktion av den kvalitativa eller kvantitativa sannolikheten för att en viss händelse inträffar och konsekvensen av att denna händelse inträffar. Riskhanteringens övergripande syfte bör vara att ge en samlad bild av projektets aktuella riskexponering och om möjligt också av riskkostnaderna. Riskhantering inbegriper att fortlöpande identifiera, analysera, utvärdera och behandla risk. Dimensionering och riskbedömning bör således ske parallellt under hela projekteringsprocessen. Riskhanteringen bör resultera i en strukturerad och spårbar hantering av osäkerheterna i projektets projekterings- och utförandeskede. En aktiv riskhantering bidrar till projektets förmåga att reducera uppkomsten av oönskade händelser, kostnader eller förseningar och kan på så sätt bidra till att förväntad kvalité uppnås. Riskhanteringsprocessen övergripande struktur enligt SS-ISO 31000:2009 visas i Figur B3:1. Figur B3:1 Riskhanteringsprocessen enligt ISO SS-ISO 31000:2009.

60 Bilaga 3: Riskhantering vid projektering av bergkonstruktioner B3:3 (5) Riskhantering i projekteringskedet och i byggskedet har olika mål och ska därför vara anpassad till respektive skede. För hantering av geotekniska risker föreslås att följande fyra grundläggande baskrav ska vara uppfyllda (SGF rapport 1:2014). Riskhanteringens objekt och syfte måste anges. Den som bestämmer skall ha risksyn. Varje ingenjör med ansvar skall ha nödvändiga kunskaper om riskhantering. System för kommunikation och informationsöverföring skall finnas. Dessa baskrav bör tillgodoses när riskhanteringsprocessens kontext ska etableras i projektet i enlighet med SS-ISO 31000:2009. I planeringsprocessens utredningsskede bör riskhanteringen, inom ramen för förekommande tekniska frågeställningar, vara inriktad på risker som påverkar projektet i dess helhet. Riskbedömningens omfattning bör vara anpassad till det aktuella utredningsskedets detaljeringsgrad och resultatet kan redovisas i form av checklistor. Vid all projektering ska de som ansvarar för framtagandet av bergtekniska förutsättningar, tekniska lösningar och beskrivningar ha risksyn och tillräcklig kunskap om riskhantering. I bygghandlingsskedet bör riskbedömningen av bergtekniska och konstruktiva osäkerheter ske löpande på sätt så att resultatet både utgör underlag till val av dimensioneringsstrategi och till hur tekniska lösningar ska verifieras. Det är väsentligt att etablera en procedur som säkerställer att osäkerheter och risker kommuniceras till parterna som medverkar i det kommande byggskedet. I utförandeskedet bör riskhantering utföras enligt specifika procedurer som etablerats i bygghandlingen, vilka exempelvis kan utgöras av tillämpning av observationsmetoden, tullgränser och GK3- granskning. För att i förvaltningsskedet upprätthålla spårbarhet gentemot projektets riskbedömning bör relationshandlingarna innefatta en sammanställning av vilka bergtekniska risker som hanterats under byggskedet. Vidare bör det i en driftinstruktion framgå vilken typ och med vilken frekvens kontroller och uppföljningar ska utföras med avseende på hanterade bergtekniska risker. 2 RISKHANTERING I detta avsnitt beskrivs översiktligt metoder, metodik och verktyg för riskhantering. Beskrivningen baseras i huvudsak på SGF (Rapport 1:2014). Riskidentifiering, riskanalys, riskutvärdering och riskbehandling bör inriktas på bergtekniska osäkerheter och behov av alternativa tekniska lösningar. Riskhanteringens omfattning bör baseras på klassning av identifierade bergtekniska osäkerheter och osäkerheters effekt på projektets kvalitetsmål. Eftersom indelningen av konstruktioners geotekniska kategori (avser geoteknisk komplexitet) och dess säkerhetsklass (avser risk för personskada) har tre kategorier, rekommenderas ett riskklassningssystem med följande kategorier.

61 Bilaga 3: Riskhantering vid projektering av bergkonstruktioner B3:4 (5) Riskklass 1: Liten sannolikhet att kvaliteten ej uppnås. Riskklass 2: Viss sannolikhet att kvaliteten ej uppnås. Riskklass 3: Övriga fall. Med kvalitet avses "En produkts förmåga att uppfylla eller överträffa kundens uttalade och outtalade berättigade krav och önskemål". Riktlinjer inom ramen för planering och projektering beträffande omfattning av riskhantering i förhållande till respektive riskklass visas i Tabell B3:1. Tabell B3:1 Riktlinjer för planering och projektering beträffande omfattning av riskhanteringen i förhållande till respektive riskklass. Riskklass Riskbedömningens Utförare Ingenjörsarbete omfattning 1 Erfarenhetsbaserad Handläggare med kunskap om Enkla frågeställningar riskhantering 2 Kvalitativ eller semi-kvantitativ Handläggare med utbildning i och erfarenhet från Kvalificerade frågeställningar 3 Semi-kvantitativ eller kvantitativ riskhantering Handläggare med specialistkompetens eller expertstöd till handläggare med utbildning i och erfarenhet från riskhantering Mycket kvalificerade frågeställningar där speciell komplexitet kan behöva stöd av riskanalytisk expertis Riskbedömning är samlingsbegreppet för aktiviteter som utförs för att identifiera förekommande risker samt utföra riskanalys och riskutvärdering. Riskbedömningens detaljeringsgrad bör avspegla den aktuella risken, riskanalysens syfte, grad av osäkerhet och de resurser som finns tillgängliga. Riskidentifiering är att identifiera oönskade händelser och osäkerheter som utgör risker i förhållande till projektets mål. Grund för riskidentifiering är aktuell kunskap om bergmassans egenskaper samt bergmassans och bergkonstruktionens beteende. Erfarenheter från andra projekt, "brainstorming" och checklistor är lämpliga verktyg för riskidentifiering. Därutöver ingår i riskidentifiering att beakta osäkerheter relaterade till förundersökningarnas omfattning och resultat. Riskanalysen omfattar dels att förstå eller klarlägga orsakerna till de risker och oönskade händelser som identifierats, dels att uppskatta projektets riskexponering. Riskanalysen bör inbegripa att studera effekter och konsekvenser av risker och att ta fram underlag för riskbehandling av förekommande osäkerheter. Resultatet av riskanalysen bör innehålla beskrivningar av orsakerna (händelsekedjan) till oönskade händelser och konsekvenserna av dessa händelser. Vidare ingår också att göra bedömningar av hur troligt det är att de oönskade händelserna inträffar. Händelser som inträffat i andra projekt och som är relevanta för det aktuella projektet kan utgöra grund för riskanalysen. Vidare är träd-, "what if"- och feleffekt-analyser (FMEA) tillämpliga verktyg. I detta sammanhang kan noteras att speciella riskanalyser ska utföras kopplat till arbetsmiljön enligt AFS 2010:1.

62 Bilaga 3: Riskhantering vid projektering av bergkonstruktioner B3:5 (5) Riskutvärdering innebär att värdera analyserade risker mot fastställda acceptanskriterier och besluta om risken kan accepteras eller om den behöver åtgärdas. Alternativt kan också beslut fattas som innebär att risken behöver utredas ytterligare, överlåtas till annan riskägare eller den anses vara hanterad. Om möjligt bör acceptanskriterier fastställas vid etablering av riskhanteringsprocessen. Utgångspunkt bör vara att den som har ansvar (riskägaren) för kostnaden av riskreducerande åtgärder, också har ansvar för riskutvärderingen och att fatta slutgiltiga beslut i frågan. Lämpliga verktyg för riskutvärdering är riskmatriser där sannolikhet (kvalitativ eller kvantitativ) och konsekvens hålls separerade. Produkten av sannolikhet och konsekvens bör inte utgöra enda beslutskriterium. Andra konsekvenskategorier bör också beaktas, exempelvis kostnad, tid, skada på tredje man och goodwill. Riskbehandling omfattar att fastställa och genomföra åtgärder som förändrar risken. Tidigt i planeringsprocessen, när utredningar pågår, bör åtgärder vara inriktade på att hantera risken för oönskade händelser genom att reducera sannolikheten eller konsekvensen för händelsen, alternativt överföra eller dela risken med någon annan part, exempelvis via försäkring. Senare i planeringsprocessen, exempelvis i bygghandlingsskedet, bör åtgärderna inriktas på att etablera procedurer och kontroller eller ytterligare undersökningar som syftar till att eliminera eller reducera risk för oönskade händelser i byggskedet. I projekt som innehåller komplexa bergtekniska frågeställningar eller arbetsmoment i byggskedet som utgör potentiell risk för skada på tredje man, medverkar normalt en oberoende GK3-granskare. GK3-granskning ingår inte i ett projekts normala riskhanteringsarbete och kan därmed ses som ett bidrag till riskbehandling och till kvalitetssäkring av projektets mål. Dimensioneringssituationerna bör klassas med avseende på geoteknisk kategori och utifrån resultat av riskbedömningar. Principerna för observationsmetoden bör användas för att beskriva hur bergtekniska osäkerheter ska hanteras i byggskedet. Intentionen i observationsmetodens grundläggande principer är att den valda tekniska lösningen på bästa sätt ska vara anpassad till de verkliga bergförhållandena. Detta uppnås fullt ut om de tekniska lösningarna verifieras utgående från resultat av observationer som utförs i byggskedet. Om kvaliteten på den uppförda tekniska lösningen inte uppfyller projektets mål (ställda krav) ska i förväg fastställda åtgärder genomföras på sätt så att förväntad kvalitet erhålls. I bygghandlingen bör därför framgå vilka inspektioner, mätningar eller observationer som behöver utföras i byggskedet för att relevant information ska erhållas. Information som ska användas både för verifiering av den aktuella tekniska lösningen gentemot projektets mål och för att fatta beslut om eventuella åtgärder som krävs för att uppfylla projektets mål.

63 Bilaga 4: Förundersökningar Metoder och tillvägagångssätt B4:1 (11) BILAGA 4: FÖRUNDERSÖKNINGAR METODER OCH TILLVÄGAGÅNGSSÄTT

64 Bilaga 4: Förundersökningar Metoder och tillvägagångssätt B4:2 (11) 1 ALLMÄNT För all typ av projektering krävs kunskap om konstruktionsmaterialets beskaffenhet. Syftet med förundersökning av berg är att ge nödvändigt underlag till projektering av aktuella bergkonstruktioner genom att undersöka den naturliga variationen med avseende på t.ex. bergtäckning, geologi, strukturgeologi, hydrogeologi, bergkvalitet, och initialspänningar. I denna bilaga beskrivs kortfattat olika förundersökningsmetoder, vilka laboratorieundersökningar som kan användas för att få nödvändiga hållfasthetsparametrar för analyser, samt hur resultatet från förundersökningar kan redovisas. 2 METODER Behovet av förundersökningar varierar beroende på bergkonstruktionernas komplexitet, områdets geologiska karaktär samt var man befinner sig i planeringsprocessen. Inledningsvis kan det räcka med att utnyttja befintligt material från exempelvis SGU, inventering av tidigare utförda undersökningar och information från befintliga närliggande undermarksanläggningar. I senare skeden av projekteringen krävs oftast mer detaljerad information om berggrunden för att kunna genomföra projekteringen med den detaljeringsnivå som krävs för att säkerställa bärförmåga, stadga, beständighet och täthet för de planerade bergkonstruktionerna. Val av undersökningsmetoder beror på vilket syfte undersökningarna har. Vissa undersökningsmetoder kan med fördel användas för att få en översiktlig kunskap av de geologiska förhållandena, medan andra metoder bäst lämpar sig för att punktvis och mer i detalj få information om berggrunden. Det är därför lämpligt att kombinera flera metoder och att använda dessa i olika skeden av projekteringsprocessen. I samband med planering av undersökningarna är det därför viktigt att definiera vilket syfte de ska uppfylla. 2.1 Kartering av hällar, bergskärningar och befintliga anläggningar För insamling av förundersökningsdata kan flera karteringsmetoder tillämpas, vilka beskrivs kortfattat nedan. Hällkartering innebär att synliga berghällar inom området för den tänkta tunneln eller bergskärningen karteras med avseende på geologi, bergkvalitet och strukturgeologi. Detta ger i ett tidigt skede en översiktlig bild av geologin, strukturgeologin och bergmassans kvalitet, men baserar sig bara på de ytliga bergförhållandena. För att öka kunskapen om de stora strukturerna i området kan en så kallad lineamentsanalys utföras på topografiska kartor eller flygfotografier. Information från en lineamentsanalys kan vara ett bra komplement till hällkartering, eftersom lineament ger information om den regionala (storskaliga) strukturgeologin samt eventuella svaghetszoner som förekommer i jordfyllde svackor. Om det finns tillgång till befintliga bergskärningar och undermarksanläggningar kan även dessa utnyttjas för att samla information om bergets karaktär.

65 Bilaga 4: Förundersökningar Metoder och tillvägagångssätt B4:3 (11) Det finns olika metoder för hur indelning av bergmassan kan göras i samband med kartering av hällar, bergskärningar och befintliga anläggningar. Det vanligaste är att indelningen görs baserat på kartörens subjektiva bedömning av förändringar i bergmassan. Denna metod kräver generellt mindre tid jämfört med de standardiserade metoder som beskrivs nedan (cell- och linjekartering). Det som måste beaktas är dock de svårigheter som föreligger i samband med identifiering av mindre förändringar i geologin och strukturgeologin. Identifiering av sådana mindre förändringar kan till viss del hanteras genom att undvika grova indelningar och istället dela in bergmassan i små områden som i ett senare skede kan slås ihop efter vidare analys, till exempel en strukturgeologisk analys. Kartering av hällar, bergskärningar och undermarksanläggningar kan även utföras med hjälp av standardiserade metoder så som cell- eller linjekartering. Cellkartering görs inom en begränsad yta (ruta/cell) som markeras där alla sprickor inom cellen karteras. Vid linjekartering (engelska "scan line surveys") karteras endast de sprickor som korsar linjen. För att undvika bias i resultatet bör linjekartering utföras i tre vinkelrätta riktningar. Förutom sprickor kan även andra egenskaper, till exempel förekomst av olika bergarter eller bergkvalitet dokumenteras i samband med cell- och linjekartering. 2.2 Geofysiska metoder Val av geofysiska undersökningsmetoder och dessas omfattning bör bestämmas utifrån befintlig geologisk information, syftet med undersökningarna och en förståelse för metodernas begränsningar i olika geologiska miljöer. De flesta geofysiska metoder syftar huvudsakligen på att ge information om gränser mellan olika förhållanden i jord och berg och kan vara lämpliga att utföra i ett tidigt skede. Den geologiska information som man tidigare samlat in bör användas för att bestämma utformningen av undersökningsprogrammet, till exempel antal och orientering av mätprofilerna för respektive geofysisk metod. De geofysiska metoderna som kan komma i fråga i tidiga planerings- och projekteringsskeden är som regel markbaserade, men även flygmätningar kan i vissa fall vara användbara. I Tabell B4:1 presenteras ett urval av lämpliga och förekommande geofysiska metoder. Dessa beskrivs i detalj i exempelvis Stanfors m.fl. (2001), Triumf (1992) och Bergman & Carlsson (1988). I tabellen redovisas metoder och möjliga utfall som metoderna kan ge. Utfallet är dock beroende på de geologiska förhållandena i området, vilket innebär att dessa bör beaktas då geofysiska metoder ska väljas.

66 Bilaga 4: Förundersökningar Metoder och tillvägagångssätt B4:4 (11) Tabell B4:1 Några lämpliga geofysiska mätmetoder (delvis från Stanfors m.fl., 2001, och Triumf, 1992). Kategori Metodik Utfall Refraktionsseismik Magnetisk mätning Använder elastiska vågors hastighet och utbredning i marken för att bestämma förändringar i bergmassan. Vågorna genereras med hjälp av sprängladdning eller hammarslag och registreras i utplacerade geofoner. Magnetometrar används för att bestämma lokala variationer i det jordmagnetiska fältet. Resistivitetsmätning Mätning av det elektriska potentialfält som skapas av en utsänd likström från två strömelektroder. Elektromagnetisk mätning (t.ex. VLF, Very Low Frequency) Georadar (GPR, Ground Penetrating Radar) Mätning av markens reaktion på ett yttre, snabbt varierande magnetfält med andra ord om nya magnetfält bildas och deras egenskaper. Mätning av hastighet och utbredning hos högfrekventa elektromagnetiska vågor som sänds ner i marken och som reflekteras mot olika gränsytor i bergmassan. Lagerföljder, bergkvalitet (svaghetszoner etc.), djup till bergyta, grundvattenytans läge i jord, markens elastiska egenskaper. Identifiering av jord- och bergartsenheter, svaghetszoner, potentiella vattenförande zoner. Lagerföljder, lermäktighet, bergkvalitet (svaghetszoner etc.), djup till bergyta, grundvattenytans läge i jord, identifiering av jord- och bergartsenheter. Lermäktighet, identifiering av jord- och bergartsenheter, svaghetszoner. Lagerföljder, förekomst av lera, djup till bergyta, grundvattenytans läge i jord. Alla geofysiska metoder har för- och nackdelar, exempelvis när det gäller tillämpbarhet i olika geologiska miljöer och resultatets upplösning. Det kan därför vara lämpligt att kombinera flera geofysiska metoder. I många fall (t.ex. vid tillämpning av geofysiska metoder för att bestämma gränsen mellan jord och berg) rekommenderas att geofysiska metoder kombineras med någon form av borrning, till exempel jord-berg sondering, i syfte att verifiera de geofysiska mätningarna och kalibrera mätresultaten. 2.3 Borrning och borrhålsundersökningar Det finns flera olika typer av borrning som kan tillämpas. De vanligaste är: jord-bergsondering, hammarborrning, kärnborrning.

67 Bilaga 4: Förundersökningar Metoder och tillvägagångssätt B4:5 (11) Jord-bergsondering används för bestämning av bergnivå samt för att grovt bedöma bergets kvalitet. Vid borrning genom bottenmorän och dåligt berg kan bergöverytan vara svårdefinierad, både under själva borrningsarbetet och vid efterföljande tolkning av registrerade borrparametrar. Normalt bör det borras minst 5 m i berg för kontroll av bergnivåer för undermarksanläggningar, men andra borrlängder kan förekomma beroende på syftet. En detaljbeskrivning av metoden finns i SGF Rapport 1:2013 (Geoteknisk fälthandbok). Hammarborrning används för att fastställa djup till bergöverytan men även för att få geologisk information genom kaxprovtagning och eventuell registrering av borrparametrar, t.ex. borrsjunkning. Hammarborrhål kan även användas för utförande av andra förundersökningsmetoder, t.ex. hydrauliska tester. Kärnborrning används i första hand för att få kärnprover av bergmassan. Dessa kan användas för att göra en bestämning av bergarter, bergkvalitet, sprickförekomst, RQD (se Bilaga 5), orientering av sprickor (om orienterad kärnborrning utförts) med mera. Borrningen ger även en bestämning av bergnivån. Denna typ av borrning kan utföras med två olika metoder: (i) konventionell och (ii) wireline-metod. Vid borrning med konventionell metod tas hela borrsträngen upp när det så kallade kärnröret är fullt, m. Med wireline-metoden står själva borrsträngen (med borrkronan) kvar i hålet och endast en fångstanordning skickas ner i borrsträngen och hämtar upp kärnröret. Det finns flera typer av kärnrör för bägge metoderna. De kan delas in i enkel-, dubbeloch trippelkärnrör. Vanligast är dubbelkärnrör. I de fall då kärnutvinning inte är viktigt kan enkelrör användas, men där bergkvaliteten är dålig (löst berg, kross-, lerzoner etc.) och det finns stora risker för kärnförluster är trippelrör att föredra eftersom spolvattnet aldrig kommer i kontakt med borrkärnan (SGF, 1996; Hagby, 2005). För de fall då det bedöms viktigt att bestämma orienteringen på t.ex. sprickplan, bergartsgränser, etc. som korsar borrhålet, bör orientering av borrkärnan utföras. Orientering av borrkärnan bör göras med något av de system som finns på marknaden (t.ex. Reflex ACT eller likvärdigt system). I lutande kärnborrhål kan även orientering erhållas genom att släppa ned ett järnspett i hålet som lämnar ett märke på kärnans underkant. Märket kan senare användas för att återskapa kärnans orientering innan kärnupptaget gjordes. Denna metod är rudimentär och har begränsad noggrannhet. Metoden kan innebära att orienteringen går förlorad på grund av zoner med krossmaterial. Metoden bör därför undvikas om det är av stor vikt att erhålla tillförlitliga resultat avseende sprickornas orientering längs hela borrhålet. Orientering av sprickor och andra geologiska strukturer kan också bestämmas med hjälp av optisk (borrhålsfilmning) eller akustisk televiewer-undersökning av borrhålet efter slutförd kärnborrning. I samband med, eller efter borrningen avslutats, kan flera andra undersökningar utföras i borrhålet, se exempel i Tabell B4:2

68 Bilaga 4: Förundersökningar Metoder och tillvägagångssätt B4:6 (11) Tabell B4:2 Förundersökningsmetoder som kan utföras i borrhål eller med hjälp av borrkärnor (delvis från Wänstedt m.fl., 1999, SGF, 1996). Kategori Metodik Typ av borrhål Utfall Kaxprovtagning Kärnkartering Borrparametrar registreras under borrning samt provtagning av borrkax utförs. Borrparametrar registreras och borrkärna friborras och tas upp på markytan. Hammarborrat Kärnborrat Borrhålsradar Se georadar, se Tabell B4:1 Hammar- eller kärnborrat Geofysisk borrhålsloggning Geofysisk mellanhålsmätning Akustisk televiewer Borrhålsseismik Metodik: Elektriska, magnetiska och seismiska parametrar mäts på plats i borrhål. Mätningarna kan kombineras med optisk eller akustisk televiewer. Elektrisk eller seismisk mätning görs med källor i ett borrhål och mottagare i ett annat hål eller på marken. Akustisk loggning av borrhålsväggen Borrhålsväggen filmas med hjälp av en kamera. Bygger på samma metodik som borrhålsradar men med en akustisk källa för att alstra en mekanisk våg. Se Tabell B4:1 Hammar- eller kärnborrat Hammar- eller kärnborrat Hammar- eller kärnborrat Hammar- eller kärnborrat Hammar- eller kärnborrat Hammar- eller kärnborrat Spinner Se Tabell B4:3. Hammar- eller kärnborrat Se Tabell B4:3. Hammar- eller kärnborrat Provpumpning Se Tabell B4:3. Hammar- eller kärnborrat Optisk televiewer (Borrhålsfilmning) Resistivitetsmätning Vattenförlustmätningar Bergspänningsmätningar Se avsnitt 2.6 i denna Bilaga. Kärnborrat Ungefärliga bergarts-gränser, spricksystem/ krosszoner, eventuella vattenförluster. I detalj bestämda bergartsgränser, spricksystem/ krosszoner, vattenförluster. Bergartsgränser, orientering av sprickor/spricksystem, eventuella hålrum. Bergmassans elastiska egenskaper, identifiering av svaghetszoner, identifiering av bergartsgränser, sprickfrekvens, sprickvidd, sprickriktning. Tredimensionell fördelning av markens elastiska egenskaper, tredimensionell utbredning av svaghetszoner. Bergarter och sprickor/ spricksystem och deras orientering, vittring, leromvandling Bergarter och sprickor/ spricksystem och dess orientering, vittring, leromvandling. Sprickor/spricksystem, eventuella bergartsgränser. Sprickor, sprickzoner, och lermineral. Hydraulisk transmissivitet. Hydraulisk konduktivitet mm i bergmassan. Hydraulisk konduktivitet mm i bergmassan. Spänningsförhållandena i bergmassan.

69 Bilaga 4: Förundersökningar Metoder och tillvägagångssätt B4:7 (11) 2.4 Hydrogeologiska undersökningar Hydrogeologiska undersökningar börjar som regel med att data från SGU:s brunnsdataarkiv och eventuella hydrogeologiska kartor studeras. Detta tillsammans med övrigt geologiskt material, topografi och kartering av terrängförhållanden ger en översiktlig bild av vattenförhållandena och strömningar av vatten i bergmassan och jordmaterial. Baserat på insamlat material kan sedan geofysiska undersökningsmetoder användas för att få ytterligare kunskap om bergmassans hydrogeologiska egenskaper. Resultaten används för att lokalisera lämpliga lägen för undersökningsborrhål i vilka undersökningar kan utföras för att öka detaljnivån på kunskapen om bergmassans hydrogeologiska egenskaper. Några lämpliga metoder för dessa undersökningar är listade i Tabell B4:3. Olika typer av hydrogeologiska undersökningar finns även beskrivna i Gustafsson, Tabell B4:3 Några lämpliga metoder för hydrogeologisk undersökning (delvis från Stanfors m.fl., 2001, och Wänstedt m.fl., 1999, SGF, 1996). Kategori Metodik Utfall Spinnerflödesloggning Vattenförlustmätning Provpumpning En spinnersond skickas ner i borrhålet under det att vatten pumpas bort i borrhålet. Flödet i borrhålet uppmäts i olika nivåer av hålet. Detta kan utföras utan att vatten pumpas i borrhålet. Grundvattentrycket mäts i ett borrhål. En (enkel) eller två (dubbel) tätningsmanschetter installeras i borrhålet. Vatten pumpas ner under enkelmanschetten eller mellan dubbelmanschetterna till ett bestämt övertryck och flödet mäts. Grundvattennivån mäts i borrhål/brunn samt övriga observationspunkter. Pump installeras och pumpning ur brunnen startas. Noggrann tidtagning utförs och regelbundna avläsningar av grundvattennivån eller portryck i brunn och observationspunkterna. Lägesbestämning av vattenförande sprickor/zoner, vattengenomsläpplighet. Med enkelmanschett får man bergmassans konduktivitet och vattenupptagnings-förmåga. Med dubbelmanschett kan vattenförande sprickors/zoners läge och genomsläpplighet bestämmas. Bestämning av hydraulisk konduktivitet, transmissivitet, influensradie m.m. i både jord och berg. 2.5 Laboratorieförsök Laboratorieförsök som genomförs i de flesta projekt syftar till att få information om det intakta bergets hållfasthets- och deformationsegenskaper. Laboratorieförsök kan delas in i: (i) förstörande provning så som tryckförsök (enaxiella eller triaxiella) och draghållfasthetsförsök (exempelvis Brazilientest) och (ii) icke förstörande provning, till exempel ljudhastighetsbestämning.

70 Bilaga 4: Förundersökningar Metoder och tillvägagångssätt B4:8 (11) Enaxiella tryckförsök används för att bestämma en bergarts enaxiella tryckhållfasthet ( ci), elasticitetsmodul (E) och tvärkontraktionstal ( ). I det fall spänningstöjningssambandet inte är linjärt finns det flera metoder för att bestämma E och. Metoder och förfarande för enaxiellt tryckförsök finns beskrivet i ISRM:s riktlinjer (ISRM, 1979; 1999). Triaxiella tryckförsök används för att bestämma det intakta bergets mekaniska egenskaper, till exempel friktionsvinkel (ϕ) och kohesion (c) samt bergartens mi-värde (parameter i Hoek-Browns brottvilkor). Testförfarandet för triaxiella tryckförsök beskrivs i ISRM (1978) samt ISRM (1989). Ljudhastighetsmätningar där vågutbredningshastigheten för skjuvvågor och longitudinella vågor uppmäts kan också användas för att beräkna elasticitetsmodul och tvärkontraktionstal. Utförande och sambanden mellan bergartsparametrarna och vågutbredningshastigheterna finns beskrivna i ISRM (1978). Det bör dock noteras att dessa värden är de dynamiska elastiska konstanterna, vilka kan vara annorlunda jämfört med motsvarande statiska värden. Skjuvtester på sprickplan utförs för att bestämma sprickans deformationsegenskaper både i normalriktning (normalstyvhet) och längs med sprickytan (skjuvegenskaper). Sprickans normalstyvhet erhålls genom att den tryckbelastas vinkelrätt mot ytan och normalspänning och normalförskjutning noteras. Sprickans skjuvegenskaper bestäms oftast för en konstant normalbelastning där skjuvspänning, normalförskjutning och skjuvförskjutning noteras när en skjuvbelastning påförs provkroppen. Tilttester är också en metod som användes i vissa fall för att utreda sprickornas skjuvegenskaper. Tilttester och skjuvtester finns beskrivna i mer detalj i Bilaga 6, avsnitt 6. I vissa fall kan det finnas behov av att genomföra speciella laboratorieförsök för att studera en specifik egenskap, till exempel svälltryck för lerprover från sprickfyllningar och risk för nedbrytning av vissa typer av berg på grund av vittringsprocessen (Engelska slaking ). ISRM har tagit fram en omfattande samling av rekommendationer för hur sådana tester bör genomföras (ISRM Suggested Methods). 2.6 Bergspänningar Två kategorier av metoder för bergspänningsmätningar är: (i) överborrningsteknik och (ii) hydraulisk spräckning och/eller öppnande av befintliga sprickplan. Gemensamt för metoderna är att de kräver att borrhålet borras med kärnborrningsutrustning. Överborrningsmetoden baseras på att in situ spänningarna kan beräknas från de deformationer som sker i borrkärnan under det att den avlastas vid överborrning (Sjöberg m.fl., 2003). Metoden resulterar i en uppskattning av det tredimensionella spänningsförhållandet i bergmassan. Hydraulisk spräckning eller återöppning av befintliga sprickor baseras på att vatten pumpas ner till ett förseglat utrymme i borrhålet. När metoden hydraulisk spräckning används för att bestämma spänningarna genom att initiera en ny spricka, är metoden begränsad till att endast bestämma spänningarna i två dimensioner, motsvarande

71 Bilaga 4: Förundersökningar Metoder och tillvägagångssätt B4:9 (11) spänningarna i planet vinkelrätt borrhålets axel. Genom att mäta det vattentryck som krävs för att spräcka bergmassan (hydraulisk spräckning) och sedan det vattentryck som krävs för att återöppna den nya sprickan ett flertal gånger, kan minsta spänningen runt borrhålet bestämmas. Den största spänningen i mätplanet beräknas därefter. Om borrhålet är vertikalt bestäms de största och minsta horisontella spänningarna, medan den vertikala spänningen bestäms teoretiskt med hjälp av bergmassans tyngd och mätdjupet ner till aktuell mätnivå (Haimson & Cornet, 2003). För de fall där det finns lämpliga, befintliga sprickplan kan dessa öppnas och återöppnas flera gånger för att bestämma normalspänningen mot det provade sprickplanet. Med denna metod kan man, om det finns tillräckligt många sprickor i olika riktningar över ett begränsat djupintervall, bestämma det tredimensionella spänningsfältet. 3 REDOVISNING AV FÖRUNDERSÖKNINGAR De bergtekniska förundersökningarna redovisas i en "Förundersökningsrapport Berg". Kraven på redovisningen framgår av Trafikverkets tekniska krav Tunnel. I förundersökningsrapporten redovisas resultaten från förundersökningarna i syfte att sammanställa resultaten och objektivt beskriva bergets karaktär som underlag för den ingenjörsgeologiska prognosen. Detta innebär att det huvudsakligen är "rådata" som redovisas i förundersökningsrapporten. Tolkade resultat redovisas i den ingenjörsgeologiska prognosen. I detta sammanhang kan dock karakterisering av bergkvalitet anses utgöra "rådata" och därmed ingå i redovisningen i förundersökningsrapporten. Detta gäller även tolkade resultat av geofysiska undersökningar, t.ex. gånghastigheter och jorddjup från seismisk undersökning. Som komplement till förundersökningsrapporten är det praxis att även redovisa ritningar där bland annat förundersökningarnas geografiska lägen i förhållande till den planerade tunneln framgår. Dessa ritningar utgörs oftast av planer och längdprofiler. Ett alternativ till de traditionella ritningarna är att redovisa förundersökningarna i en tredimensionell datorbaserad modell. En sådan redovisning medger ofta (beroende på programvara) att undersökningsresultat kan kopplas till de olika informationskällorna. Exempelvis kan en viss parameter plottas längs ett eller flera kärnborrhål som är placerade och orienterade i sina verkliga geografiska lägen i modellen. Detta redovisningssätt kan vara till stor hjälp när tolkningen ska göras i den ingenjörsgeologiska prognosen, eftersom resultatet från olika informationskällor kan kombineras. Figur B4:1 respektive Figur B4:2 visar exempel på traditionell redovisning av förundersökningar på ritning respektive i tredimensionell datormodell.

72 Bilaga 4: Förundersökningar Metoder och tillvägagångssätt B4:10 (11) Figur B4:1 Exempel på traditionell redovisning av förundersökningar på ritning (plan och längdprofil). Exemplet utgör ett utdrag från en ritning och är hämtat från projekt Citybanan i Stockholm.

73 Bilaga 4: Förundersökningar Metoder och tillvägagångssätt B4:11 (11) Figur B4:2 Exempel på redovisning av förundersökningar i tredimensionell datormodell. Exemplet utgör en utskrift från den s.k. "SAM-modellen" i projekt Västlänken i Göteborg. Exemplet visar en del av tunnlarna, kärnborrhål och bergkvaliteten (RMRBas) längs kärnborrhålen. Färgerna i legenden refererar till bergkvaliteten i kärnborrhålen.

74 Bilaga 5: Karaktärisering och klassificering av bergkvalitet beskrivning och riktlinjer för användande av RMR-, Q-, och GSI-systemen B5:1 (32) BILAGA 5: KARAKTÄRISERING OCH KLASSIFICERING AV BERGKVALITET BESKRIVNING OCH RIKTLINJER FÖR ANVÄNDANDE AV RMR-, Q- OCH GSI-SYSTEMEN

75 Bilaga 5: Karaktärisering och klassificering av bergkvalitet beskrivning och riktlinjer för användande av RMR-, Q-, och GSI-systemen B5:2 (32) 1 KARAKTÄRISERING AV BERG 1.1 Allmänt De ingenjörsgeologiska förutsättningarna utgör viktig information för projektering av bergkonstruktioner. Att beskriva ett heterogent material som berg ur byggteknisk synvinkel är dock svårt. Ett flertal olika system för beskrivning av ingenjörsgeologiska förhållanden har utvecklats, framförallt under den senare delen av 1900-talet. Dessa varierar från system som är inriktade på beskrivning av bergförhållanden för specifika geologiska miljöer till internationella system som är avsedda att kunna tillämpas i många olika typer av geologiska förhållanden. De internationella systemen är i många fall förknippade med det som kallas för "Rock Mass Classification" där bergmassan, baserat på ett poängsystem för olika parametrar, ges ett numeriskt värde som motsvarar dess kvalitet (eller hållfasthet) och därefter sätts in i en fördefinierad klass (eller intervall) som definieras av en undre och övre numerisk gräns. Dessa klasser kan dels vara förknippade med en verbal beskrivning av bergkvaliteten (t.ex. bra berg, dåligt berg osv.), dels till en rekommenderad bergförstärkning som är baserad på erfarenheter från utförda bergkonstruktioner ("case studies"). I denna bilaga redovisas rekommendationer för hur bergmassan bör beskrivas, karaktäriseras och klassificeras ur bergteknisk synvinkel. 1.2 Ingenjörsgeologisk beskrivning Vid utförande av ingenjörsgeologisk kartering av berg (på t.ex. hällar, befintliga bergskärningar och undermarksanläggningar, borrkärnor, etc.) rekommenderas att en ingenjörsgeologisk beskrivning utförs, vilken är oberoende av eventuella poängsystem. För detta ändamål är ISRM:s rekommendationer för geologisk karaktärisering av bergmassan en lämplig utgångspunkt (Brown, 1981). Det rekommenderas att den ingenjörsgeologiska beskrivningen delas in i en generell del och en del som avser sprickorna. I den generella delen rekommenderas att minst följande geologiska parametrar eller egenskaper beskrivas: (1) bergart, (2) struktur/textur för bergarter, (3) bergets omvandlingsgrad och vittring, (4) enaxiell tryckhållfasthet (för intakt berg), (5) kärnfångst/kärnförlust (endast vid kärnkartering) och (6) större strukturer/ svaghetszoner. Vid beskrivning av sprickorna bör minst följande parametrar beskrivas: (1) läge för spricka, (2) sprickorientering (strykning eller stupningsriktning och stupning), (3) sprickavstånd, (4) sprickfrekvens, (5) RQD, (6) uthållighet/spricklängd ("persistence"), (7) sprickråhetsstalet (Jr) och val av fall (A, B, C osv., se Tabell B5:8), (8) sprickvidd ("apertur"), (9) sprickfyllnad (typ av mineral och tjocklek/mängd) med bedömt sprickomvandlingstal (Ja) samt val av fall (A, B, C och så vidare, se Tabell B5:9), (10) vattenföring. För vägledning i bedömning av parameter 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9 och 10, se även Bilaga 15.

76 Bilaga 5: Karaktärisering och klassificering av bergkvalitet beskrivning och riktlinjer för användande av RMR-, Q-, och GSI-systemen B5:3 (32) Parameter 6 ovan (uthållighet/spricklängd) går av naturliga skäl endast att beskriva i samband med kartering av hällar, bergskärningar och befintliga tunnlar, dvs. inte i samband med kärnkartering. I de fall Barton-Bandis sprickmodell ska användas i samband med bergmekaniska analyser är det lämpligt att även Joint Roughness Coefficient (JRC) anges för karterade sprickor. 1.3 Karaktärisering av bergkvalitet Med termen karaktärisering av bergkvalitet menas en metod där bergmassan beskrivs på ett systematiskt och mätbart sätt med avseende på dess kvalitet. För detta används ofta förutbestämda kriterier i form av ett poängsystem, där de ingående parametrarna värderas. Karaktäriseringens komplexitet beror till stor del på antalet ingående parametrar. En enkel karaktärisering av bergkvalitet kan baseras på en enda parameter (t.ex. RQD), medan mer sofistikerade multi-parametersystem baseras på flera komponenter som bedöms vara relevanta för ändamålet. Det finns ett antal olika internationella system som kan vara lämpligt för karaktärisering av bergmassor med avseende på bergkvalitet. De tre internationella systemen som bedöms vara mest tillämpbara för Trafikverkets projekt är: RMR (Rock Mass Rating, Bieniawski, 1989) Q-index (Barton, 2002) GSI (Geological Strength Index, Hoek m.fl., 2002) Både RMR- och Q-systemet innehåller ingångsparametrar som på något sätt är beroende av yttre faktorer (parametrar som påverkas av anläggningens placering, utformning och utförande) så som spänningsförhållanden, grundvattenförhållanden och sprickornas orientering i förhållande till drivningsriktning. I det fall karaktäriseringen tar hänsyn till dessa yttre faktorer benämns detta: karaktärisering med Full-indexvärde. GSI är ett system där berget karaktäriseras utan hänsyn till yttre faktorer. Även RMRoch Q-systemen kan utnyttjas för att karaktärisera bergmassan utan att ta hänsyn till yttre faktorer. Sådan karaktärisering av bergkvalitet benämns: karaktärisering med Basindexvärde. Val av system för karaktärisering av bergmassans kvalitet bör göras baserat på syftet med karaktäriseringen. Exempelvis kan valet av system för karaktärisering av bergkvalitet för en bergskärning i en sprickfattig, kristallin bergmassa vara annorlunda jämfört med valet för en tunnel i vittrad kalksten. Om ett enda system inte anses tillräckligt för att beskriva bergmassans kvalitet bör användning av två eller flera system övervägas. Vid speciella ingenjörsgeologiska förutsättningar där ovan rekommenderade system inte bedöms vara ändamålsenliga kan det vara fördelaktig att tillämpa ett objektspecifikt system.

77 Bilaga 5: Karaktärisering och klassificering av bergkvalitet beskrivning och riktlinjer för användande av RMR-, Q-, och GSI-systemen B5:4 (32) 2 KLASSIFICERING AV BERG För RMR- och Q-systemen finns det förbestämda intervall för indelning av bergkvaliteten i olika klasser (klassificering). Dessa avser Full-indexvärdet och är kopplade till en verbal beskrivning av bergkvaliteten (t.ex. bra berg, dåligt berg osv.). Det finns även beskrivningar av rekommenderad bergförstärkning kopplad till Fullindexvärdena. Klassificering behöver dock inte nödvändigtvis göras baserat på Full-indexvärdet, utan kan även göras baserat på Bas-indexvärdet varvid gränser för de olika klasserna bestäms objektspecifikt. Även i det fall Full-indexvärdet tillämpas för klassificering kan gränserna för olika klasser väljas objektspecifikt om detta bedöms vara mera lämpligt med hänsyn till de objektspecifika förutsättningarna. 3 METODIK FÖR KARAKTÄRISERING AV BERGKVALITET Karaktärisering av bergkvalitet med RMR-, Q- och GSI-systemen kan behöva utföras i ett flertal olika situationer, t.ex: vid yt- eller linjekartering av hällar, bergskärningar och undermarksanläggningar, vid kartering av borrkärnor, samt vid kartering under byggtiden (se Bilaga 15 för detaljer). Vid karaktärisering med Bas-indexvärdet tas, som tidigare nämnts, ingen hänsyn till: bergspänningar, orientering av sprickor i förhållande till tunnelns drivningsriktning, tunnelutformning (tunnelkorsningar, tunnelpåslag etc.), samt vattentryck eller flöden in till tänkt tunnel, dvs. torra förhållanden skall antas. Karaktärisering av bergkvalitet med Full-indexvärdet sker på motsvarande sätt som vid Bas-indexvärdet, men här tillkommer: bergspänningarnas påverkan på tunnelns stabilitet (Q-systemet), sprickornas orientering i förhållande till tunnelns drivningsriktning (RMR-systemet), tunnelutformning (tunnelkorsningar, tunnelpåslag etc.) (Q-systemet), vattnets inverkan på tunnelns stabilitet (p.g.a. reducerad effektivspänning) (Q- och RMR-systemen). I Figur B5:1 visas den generella arbetsgången vid karaktärisering.

78 Bilaga 5: Karaktärisering och klassificering av bergkvalitet beskrivning och riktlinjer för användande av RMR-, Q-, och GSI-systemen B5:5 (32) Val av sektioner Bestämning av parametervärden Summering av parametervärden Redovisning av parametervärden Figur B5:1 Översiktlig arbetsgång vid karaktärisering. Vid såväl karaktärisering med Bas-indexvärdet som Full-indexvärdet bör bergmassan delas in i sektioner, avsnitt eller områden. Ett sätt att dela in bergmassan i sektioner är att bestämma gränserna genom en subjektiv bedömning av ingenjörsgeologin. Detta innebär att bergmassan i varje sektion, avsnitt eller område bör uppvisa liknande bergkvalitet. Uppdelningen i sektioner kan i detta fall baseras på: större geologiska förändringar, exempelvis bergartsgränser, övergångszoner, övergång till mer/mindre uppsprucket berg/krosszoner, eller förändring i en eller flera av i karaktäriseringen ingående parametrar. I Figur B5:2 visas schematiskt processen för indelning av bergmassan i sektioner baserat på en subjektiv bedömning av ingenjörsgeologin. Val av sektioner Bestämning av parametervärden Summering av parametervärden Redovisning av parametervärden Välj lämpliga sektioner. Justera sektionsgränserna vid behov under arbetets gång. Figur B5:2 Översiktlig arbetsgång vid val av sektioner. Ett exempel på uppdelningen av en borrkärna i flera olika sektioner (avsnitt) visas i Figur B5:3 där längden på de olika sektionerna (A t.o.m. G) varierar beroende på lokal geologi, sprickfrekvenser, förekomst av krosszoner, etc.

79 Bilaga 5: Karaktärisering och klassificering av bergkvalitet beskrivning och riktlinjer för användande av RMR-, Q-, och GSI-systemen B5:6 (32) Sektioner A B C D E F G Sprickzon Bergartsgräns Enskilda sprickplan Kärnförlust Krosszon = Bergart "A" = Bergart "B" = Bergart "C" Figur B5:3 Uppdelning av borrkärna i lämpliga sektioner (A t.o.m. G) för karaktärisering av bergmassan. Ett alternativt sätt att dela in borrkärnor är genom tillämpning av en standardiserad sektionslängd (oftast 1meter). Detta kan dock medföra att olika zoner i berget kan fördelas över två eller flera sektionslängder i kärnan och att bedömningen av bergkärnans kvalitet blir utjämnad för dessa sektioner. Det finns för- och nackdelar med ett arbetssätt där man utför sektionsindelning baserad på en subjektiv bedömning av ingenjörsgeologin, jämfört med att använda förbestämda sektionslängder. I stora projekt med många olika geologer kan det finnas flera fördelar med en standardiserad sektionslängd, medan det i mindre projekt kan det vara fördelaktig att låta förändringar i geologin och kartörens bedömning styra sektionsindelningen. Valet av metodik för sektionsindelning av borrkärnor bör därför baseras på projektets specifika förutsättningar. Indelning av bergmassan i sektioner (avsnitt eller områden) i samband med tunnelkartering är mer problematisk jämfört med borrkärnor, eftersom bergets karaktär även kan variera tvärs tunnelns längdriktning. Detta medför att olika bergkvalitet kan erhållas i tak, väggar och sula. Samma fenomen föreligger även för bergskärningar, där bergets kvalitet kan variera både i höjd och sidled. Riktlinjer för indelning av bergmassan för tunnlar och bergskärningar redovisas i Bilaga 15. Vid såväl karaktärisering med Bas-indexvärdet, eller Full-indexvärdet bör ett "typvärde" anges för varje parameter där "typvärdet" definieras som det mest representativa parametervärdet för den valda sektionen. För att kunna beskriva den naturliga variationen inom en sektion kan det även vara motiverat att ange ett intervall med ett minsta och största värde vid karaktärisering (min- och maxvärde). Detta är oftast lämpligt i samband med karaktärisering av större sektioner/område (till exempel tunnel- och hällkartering) eller i samband med karaktärisering av bergmassor med stor naturlig variation/heterogenitet.

80 Bilaga 5: Karaktärisering och klassificering av bergkvalitet beskrivning och riktlinjer för användande av RMR-, Q-, och GSI-systemen B5:7 (32) 4 BEDÖMNING AV GEMENSAMMA PARAMETRAR VID KARAKTÄRISERING AV BERGKVALITET Det finns två parametrar, (enaxiella tryckhållfastheten, σc, och Rock Quality Designation, RQD) som är gemensamma för flera av de rekommenderade systemen. Bestämning av dessa beskrivs nedan, medan tilldelningen av "poäng" eller klass beskrivs under avsnitt 5 respektive 6 i denna Bilaga. Enaxiella tryckhållfastheten, ci, definieras som tryckhållfastheten uppmätt på bergprover med diametern 50 mm, och kan bestämmas med hjälp av följande (se också Bilaga 4): enaxiella trycktester (laboratorium), punktlasttester (fält eller laboratorium), tidigare uppmätta resultat för prover på samma eller liknande bergarter, eller indextestning enligt ISRM (Brown, 1981), se också Bilaga 6. Rock Quality Designation, RQD, kan bestämmas utifrån: borrkärnekartering enligt ISRM standard (Brown, 1981), beräkning baserat på uppmätt medelsprickantal per meter, λ, enligt (Priest & Hudson, 1976; Brady & Brown, 1993): RQD 100e , (B5:1) 1 x, (B5:2) där x är medelavståndet (i meter) mellan sprickplanen. För värden på λ mellan 6-16 per meter kan RQD uttryckas som RQD (B5:3) För att erhålla ett rättvisande värde på RQD bör såväl som x beräknas för alla sprickgrupper sammantaget, dvs. alla sprickor i bergmassan skall medräknas. Beräkning baserat på uppmätt eller karterat antal sprickor per volymenhet, Jv (Palmström, 1982). För Jv > 4.5 gäller: RQD J v. (B5:4) För Jv < 4.5 sätts RQD = 100. Parametern Jv motsvarar totala antalet sprickor per m 3 berg, där antalet sprickor för

81 Bilaga 5: Karaktärisering och klassificering av bergkvalitet beskrivning och riktlinjer för användande av RMR-, Q-, och GSI-systemen B5:8 (32) alla sprickgrupper i bergmassan inräknas. Värdet på Jv kan beräknas genom att summera inversen av sprickavståndet inom respektive sprickgrupp, enligt Ekvation (5.2), där också slumpmässigt orienterade sprickor är inkluderade genom faktorn Nr/5 (baserat på erfarenhet enligt Palmström, 1995): J v 1 Nr S i 5. (B5:5) I Ekvation (B5:5) är Si medelsprickavståndet för respektive sprickgrupp, i sprickgruppsnummer (i = 1, 2, 3,..) och Nr antalet slumpmässiga sprickor justerade för observationslängden enligt Nr nri L i A o, (B5:6) där nri är antalet slumpmässigt orienterade sprickor med längden Li för sprickgrupp nummer i och Ao är arean av observationsplanet. Palmström m.fl. (2002) anger dock att Jv inte alltid ger ett helt korrekt värde på RQD varför Ekvationerna (B5:4) (B5:6) bör nyttjas med viss försiktighet. 5 BESKRIVNING OCH RIKTLINJER FÖR ANVÄNDANDE AV RMR- SYSTEMET 5.1 Beskrivning av RMR-systemet Idag finns två versioner av RMR-systemet (Rock Mass Rating) i allmänt bruk: RMR76 (Bieniawski, 1976) och RMR89 (Bieniawski, 1989). Här rekommenderas användning av den senare versionen, RMR89, vid framtagning av både Bas-indexvärdet och Fullindexvärdet. I fortsättningen används benämningen RMR-systemet som synonym för RMR89-systemet. Vid användande av RMR-systemet värderas följande sex parametrar: 1. Enaxiell tryckhållfasthet för intakt bergmaterial (Tabell B5:1) Bestämning av enaxiella tryckhållfastheten görs enligt de metoder som beskrivits i avsnitt RQD (Tabell B5:1) Bestämning av RQD görs enligt avsnitt Sprickavstånd (Tabell B5:1) Sprickavståndet avser det vinkelräta (medel-) avståndet mellan två sprickplan i bergmassan.

82 Bilaga 5: Karaktärisering och klassificering av bergkvalitet beskrivning och riktlinjer för användande av RMR-, Q-, och GSI-systemen B5:9 (32) 4. Sprickegenskaper (Tabell B5:1 och Tabell B5:2) Sprickegenskaperna inkluderar sprickvidd (avståndet mellan de två bergytorna som bildar sprickplanet), kontinuitet, råhet och eventuella fyllnadsmaterial. 5. Grundvattenförhållanden (Tabell B5:1) Prognostiserat vattenflödet in till tunneln kan bedömas i tidigt skede i ett projekt via geohydrologiska undersökningar och grundvattenmodellering. Mer relevanta värden på vatteninflödet erhålls från tunneldrivning. Dock bör effekten av eventuell förinjektering beaktas. 6. Sprickorientering (Tabell B5:3 och Tabell B5:4) Orienteringen på dominerande sprickor tas hänsyn till genom att det erhållna RMRvärdet reduceras beroende på hur gynnsamma eller ogynnsamma (ur stabilitetssynpunkt) som sprickriktningarna är relativt tunnelns drivningsriktning, se Figur B5:4. Denna parameter är utvecklad för att ta höjd för eventuella stabilitetsproblem orsakade av en väl utvecklad grupp av diskontinuiteter (t.ex. lagringsplan i sedimentära bergarter). I de mest vanlig förekommande geologiska miljöer i Sverige (kristallin berggrund) är det oftast samverkan mellan olika sprickgrupper som har störst betydelse för tunnelns stabilitet, vilket innebär att tillämpning och bedömning av denna parameter måste göras med viss försiktighet. Sprickplan Tunnel Tunnel Drivningsriktning Drivningsriktning Drivning i stupningsriktning Drivning mot stupningsriktning Figur B5:4 Exempel på drivning av en tunnel med och emot stupningsriktningen.

83 Tabell B5:1 Bestämning av RMR (översatt från Bieniawski, 1989) PARAMETER DELPOÄNG (RMR ) Hållfasthet hos intakt bergmaterial Punktlas t-index Enaxiell tryckhåll -fasthet > 10 MPa 4-10 MPa 2-4 MPa 1-2 MPa > 250 MPa MPa MPa MPa För denna låga hållfasthet bör enaxiellt trycktest användas Poäng Borrkärnekvalitet RQD 90 % % 75 % - 90 % 50 % - 75 % 25 % - 50 % < 25 % Poäng Sprickavstånd > 2 m m mm mm < 60mm Poäng Sprickegenskaper (Se Tabell B5:2) Grundvattenförhållande Mkt råa sprickytor Diskontinuerliga Ingen separation Ovittrade sprickytor Råa sprickytor Separation < 1 mm Svagt vittrade sprickytor Råa sprickytor Separation < 1 mm Kraftigt vittrade sprickytor Glidrepade sprickytor eller sprickfyllning < 5 mm tjocklek eller öppna sprickor, öppning 1-5 mm kontinuerliga sprickor 5-25 MPa 1-5 MPa < 1 MPa Mjuk sprickfyllning > 5 mm eller öppna sprickor, öppning > 5 mm kontinuerliga sprickor Poäng Inflöde per 10 m tunnellängd Inget < 10 liter/min liter/min liter/min > 125 liter/min Projektering av bergkonstruktioner Bilaga 5: Karaktärisering och klassificering av bergkvalitet beskrivning och riktlinjer för användande av RMR-, Q-, och GSI-systemen B5:10 (32) Förhållande pw/ 1 * Generella förhållanden 0 < > 0.5 Fullständigt torrt Fuktigt Vått Droppande Rinnande Poäng * pw/ 1 = förhållandet grundvattentryck i sprickor/största huvudspänning

84 Bilaga 5: Karaktärisering och klassificering av bergkvalitet beskrivning och riktlinjer för användande av RMR-, Q-, och GSI-systemen B5:11 (32) Tabell B5:2 Riktlinjer för val av parametervärde för sprickegenskaper (Bieniawski, 1989). Riktlinjer för val av parametervärde för sprickegenskaper Spricklängd/uthållighet Poäng Spricköppning (apertur) Poäng Råhet Poäng Sprickfyllning Poäng Vittring Poäng < 1m 6 Ingen 6 Mycket råa 6 Ingen 6 Ovittrade sprickytor m 4 < 0.1 mm 5 Råa 5 Hård fyllning < 5 mm 4 Svagt vittrade sprickytor m mm 4 Svagt råa 3 Hård fyllning > 5 mm 2 Måttligt vittrade sprickytor m mm 1 Slät 1 Mjuk fyllning < 5 mm 2 Kraftigt vittrade sprickytor 1 > 20 m 0 > 5 mm 0 Glidrepade sprickytor 0 Mjuk fyllning > 5 mm 0 Söndervittrade sprickytor 0

85 Tabell B5:3 Klassificering av sprickornas orientering i förhållande till tunnels drivningsriktning (översatt från Bieniawski, 1989). Strykning vinkelrät mot tunnelaxel, RMR Strykning parallellt med tunnelaxel Drivning i stupningsriktningen Drivning mot stupningsriktningen Stupning 45º Stupning 45º Stupning 20º 45º Stupning 20º 45º Stupning 45º 90º 90º 90º Mycket Mycket Gynnsam Acceptabel Ogynnsam gynnsam ogynnsam Stupning 20º 45º Stupning 0º 20º (oavsett strykning) Acceptabel Ogynnsam Tabell B5:4 Reducering av RMR m a p orientering av sprickornas i förhållande till tunnels drivningsriktning (översatt från Bieniawski, 1989). 6 Stryknings- och stupningsorientering av sprickor Poäng, RMR Mycket gynnsam Gynnsam Acceptabel Ogynnsam Mycket ogynnsam Tunnlar Fundament Slänter Projektering av bergkonstruktioner Bilaga 5: Karaktärisering och klassificering av bergkvalitet beskrivning och riktlinjer för användande av RMR-, Q-, och GSI-systemen B5:12 (32) Tabell B5:5 Bergmassans totalpoäng RMR, klass och beskrivning (översatt från Bieniawski, 1989). Totalpoäng, RMR < 20 Klass I II III IV V Beskrivning Mycket bra Bra Acceptabel Dålig Mycket dålig

86 Bilaga 5: Karaktärisering och klassificering av bergkvalitet beskrivning och riktlinjer för användande av RMR-, Q-, och GSI-systemen B5:13 (32) 5.2 Riktlinjer för användande av RMR-systemet Som tidigare har nämnts, kan RMR-systemet tillämpas för karaktärisering av bergmassor utan eller med hänsyn till yttre faktorer (dvs. med Bas-indexvärdet eller med Full-indexvärdet). Vid bedömning av Bas-indexvärdet tas ett grundvärde fram, här betecknat "RMRBas", medan det vid framtagning av Full-indexvärdet betecknas "RMR". I Figur B5:5 och Figur B5:6 beskrivs processen för framtagning av Basindexvärdet och Full-indexvärdet. Andra rekommendationer och kommentarer till användandet av RMR i anvisningarna är att: Utför punktlasttester vid bestämning av hållfastheten hos intakt bergmaterial som har lägre enaxiell tryckhållfasthet än 25 MPa (alternativt indextestning). Att utföra enaxiella trycktester kan i praktiken vara svårt för svagt berg (vilket föreslås av Bieniawski, 1989). För parametern "sprickavstånd" anger Bieniawski (1989) att poängen för respektive sprickavstånd avser en bergmassa med tre sprickgrupper. Om antalet sprickgrupper är färre erhålls en konservativ poängsättning. Enligt Bieniawski (1989) kan man för dessa fall öka poängen för sprickavstånden med 30 %. Det är inte nödvändigt att göra interpolation mellan poängvärdena, men fullt tillåtet om användaren så önskar. Bieniawski (1989) anger att interpolation bör ske mellan varje diskret värde angivet för respektive egenskapsintervall. Som hjälp för detta presenterade Bieniawski (1989) ett antal diagram (ej redovisade här). Värdet av dessa är dock tveksamt då bakomliggande data ej presenterats. Dessa diagram rekommenderas ej för rutinmässig användning av RMR-systemet. Bieniawski (1989) redovisar riktlinjer för framtagning av parameter 4 (sprickegenskaper) i form av en undertabell där parametern bryts ned i ett antal subparametrar (spricklängd, sprickvidd, sprickråhet, sprickfyllning och vittring). Dessa fem sub-parametrar är kopplade till ett antal klasser med tillhörande poängvärde. Summan av dessa efter poängsättning resulterar i ett värde som motsvara poängvärdet för parameter 4 (sprickegenskaper) med ett intervall på 0-30 poäng, se Tabell B5:2. Det rekommenderas att riktlinjerna för framtagning av parameter 4 (sprickegenskaper) tillämpas i fall de bedöms ge en mer representativ bedömning av sprickornas egenskaper. Resultat av tillämpning av riktlinjerna innebär en form av interpolering, där det slutliga värdet för parametern sprickegenskaper inte nödvändigtvis sammanfaller med de diskreta värden som finns redovisade i Tabell B5:1.

87 Bilaga 5: Karaktärisering och klassificering av bergkvalitet beskrivning och riktlinjer för användande av RMR-, Q-, och GSI-systemen B5:14 (32) Figur B5:5 Flödesschema för parametervärdesbestämning vid framtagning av Basindexvärdet och Full-indexvärdet i RMR-systemet.

88 Bilaga 5: Karaktärisering och klassificering av bergkvalitet beskrivning och riktlinjer för användande av RMR-, Q-, och GSI-systemen B5:15 (32) Figur B5:6 Flödesschema för summering och redovisning vid framtagning av Basindexvärdet och Full-indexvärdet i RMR-systemet.

89 Bilaga 5: Karaktärisering och klassificering av bergkvalitet beskrivning och riktlinjer för användande av RMR-, Q-, och GSI-systemen B5:16 (32) 6 BESKRIVNING OCH RIKTLINJER FÖR ANVÄNDANDE AV Q- SYSTEMET 6.1 Beskrivning av Q-systemet Q-systemet ("Quality index system" eller NGI-index) presenterades 1974 av Barton, Lien och Lunde. Originalparametrarna har inte förändrats under åren förutom i 1993 års version där värderingen av SpänningsReduktionsFaktorn (SRF) ändrades (Grimstad & Barton, 1993). Nya riktlinjer för hur både SRF-faktorn och Jw skall väljas vid karaktärisering presenterades också av Barton (2002), tillsammans med föreslagna korrelationer mellan Q-värdet och olika bergtekniska/bergmekaniska parametrar. I föreliggande dokument redovisas den senaste versionen (2002) av Q-systemet. Följande parametrar ingår i Q-värdet: 1. RQD, Rock Quality Designation, 2. Jn, sprickgruppstal, 3. Jr, sprickråhetstal, 4. Ja, sprickomvandlingstal, 5. Jw, sprickvattental, och 6. SRF, spänningsreduktionsfaktorn. Varje enskild parameter ges ett poängvärde enligt Tabell B5:6 t.o.m. Tabell B5:11. Dessa parametrar indelas i tre kvoter motsvarande tre faktorer som anses styra bergmassans kvalitet; blockstorlek som motsvaras av RQD / Jn, sprickornas skjuvhållfasthet som motsvaras av Jr / Ja och aktiv spänning som motsvaras av Jw / SRF. Dessa faktorer multipliceras och ger ett Q-värde enligt följande ekvation: RQD J J Q r w. (5.7) Jn Ja SRF Specifika rekommendationer för parameterval vid framtagning av Bas-indexvärdet och Full-indexvärdet presenteras i efterföljande avsnitt. Följande allmänna beaktanden bör alltid göras vid val av värden för de ingående parametrarna i Q-systemet (enligt Barton, Lien och Lunde, 1974):

90 Bilaga 5: Karaktärisering och klassificering av bergkvalitet beskrivning och riktlinjer för användande av RMR-, Q-, och GSI-systemen B5:17 (32) 1. RQD (Tabell B5:6) Bestämning av RQD görs enligt avsnitt 4, se också Tabell B5:6. 2. Jn, sprickgruppstal (Tabell B5:7) Värdet på sprickgruppstalet, Jn, påverkas av foliation, skiffrighet, sprickor, lagringsföljd m.m. Om parallella diskontinuiteter är starkt utvecklade bör de räknas som kompletta sprickgrupper. Om diskontinuiteterna endast ger upphov till ett fåtal synbara sprickor eller sporadiska brott i borrkärna, bör de endast räknas som slumpvisa vid utvärdering av Jn (Barton m.fl., 1974). 3. Jr, sprickråhetstal och Ja, sprickomvandlingstal (Tabell B5:8 och Tabell B5:9) Jr representerar sprickråhet och Ja omvandlingsgraden av sprickytorna eller fyllnadsmaterialet. Parametrarna Jr och Ja skall väljas så att de är relevanta för den svagaste sprickgruppen eller (lerfyllda) diskontinuiteten i en given zon som är av betydelse för stabiliteten. Om sprickgruppen eller diskontinuiteten med det lägsta värdet av kvoten Jr/Ja har en gynnsam orientering för konstruktionens stabilitet, kan en andra, mindre gynnsamt orienterad sprickgrupp med högre Jr/Ja-värde, vara mer betydande för konstruktionens stabilitet (Barton m.fl., 1974). Barton (2002) anger att värden på Jr och Ja därför skall väljas för den sprickgrupp/diskontinuitet som är minst gynnsam för stabiliteten med avseende på både orientering och skjuvmotstånd. 4. Jw, sprickvattental (Tabell B5:10) Bestämning av sprickvattentalet för Q-systemet sker enklast då tunneln drivs. Detta medför att förinjektering av tunneln påverkar Jw och därmed Q-värdet. Eventuellt kan sprickvattentalet bedömas i tidigt skede i ett projekt via geologisk tolkningar och hydrogeologiska undersökningar. Det bör poängteras att inflödet i tunneln kan ändras med tiden då sprickmaterial spolas bort eller torkar ut. I ytnära tunnlar kan även sprickvattentalet påverkas av årsvariationer. Förändringar beroende av tid eller årstider bör beaktas vid bestämningen av Jw (Løset, 1996). 5. SRF, Spänningsreduktionsfaktorn (Tabell B5:11) Faktorn SRF väljs genom att först bestäm vilken typ av bergförhållanden som råder av följande huvudgrupper: a) svaghetszoner som korsar, och bedöms kunna påverka, spänningsbilden runt tunneln eller bergrummet, b) kompetent berg med bergspänningsproblem, c) krypning (berg som uppvisar tidsberoende deformationer eller beteende) och d) svällande berg orsakat av lermineral i kontakt med fukt. När bergmassan innehåller icke-svällande lera bör SRF bestämmas enligt Tabell B5:11, del a). Vid sådana tillfällen är inte hållfastheten på det intakta berget speciellt intressant. För fallet med liten uppsprickning och ingen lera eller fyllning i sprickplanen blir istället hållfastheten på det intakta berget den svagaste länken. Tunnelns stabilitet beror då på förhållandet bergspänning/hållfasthet och SRF bör bestämmas enligt Tabell B5:11, del b). Vid kraftigt anisotropt spänningsfält bör bergets hållfasthet reduceras enligt Tabell B5:11, kommentar (ii).

91 Bilaga 5: Karaktärisering och klassificering av bergkvalitet beskrivning och riktlinjer för användande av RMR-, Q-, och GSI-systemen B5:18 (32) Tabell B5:6 Parametervärden för RQD enligt Q-systemet (översättning från Barton, 2002). Rock Quality Designation, RQD Beskrivning RQD A Mycket dåligt 0-25 B Dåligt C Acceptabelt D Bra E Utmärkt Notera: (i) För uppmätta RQD-värden 10 (inkluderat 0), tilldelas RQD ett nominellt värde på 10 för beräkning av Q. (ii) RQD-intervaller på 5 enheter, dvs., 100, 95, 90 etc. är tillräckligt noggrant. Tabell B5:7 Parametervärden för Jn enligt Q-systemet (översättning från Barton, 2002). Sprickgruppstal, Jn Beskrivning Jn A Massivt berg, inga eller få sprickor B En sprickgrupp. 2 C En sprickgrupp samt slumpvisa sprickor. 3 D Två sprickgrupper. 4 E Två sprickgrupper samt slumpvisa sprickor. 6 F Tre sprickgrupper. 9 G Tre sprickgrupper samt slumpvisa sprickor. 12 H Fyra sprickgrupper eller fler, slumpvisa sprickor, kraftigt uppsprucket berg, "sockerbitsberg", etc. 15 J Krossat berg, jordaktigt berg. 20 Notera: (i) Vid tunnelkorsning använd (3.0 J n). (ii) För påslag (tunnelmynning) använd (2.0 J n).

92 Bilaga 5: Karaktärisering och klassificering av bergkvalitet beskrivning och riktlinjer för användande av RMR-, Q-, och GSI-systemen B5:19 (32) Tabell B5:8 Parametervärden för Jr enligt Q-systemet (översättning från Barton, 2002). Sprickråhetstal, Jr Beskrivning Jr a) Bergkontakt vid skjuvning, samt b) bergkontakt uppnås före 10 cm skjuvdeformation. A Diskontinuerliga sprickor. 4 B Råa eller ojämna, vågformiga (böljande) sprickor. 3 C Släta, vågformiga (böljande) sprickor. 2.0 D Glatta (blankslag), vågformiga (böljande) sprickor. 1.5 E Råa eller ojämna, plana sprickor. 1.5 F Släta, plana sprickor. 1.0 G Glatta (blankslag), plana sprickor. 0.5 c) Ingen bergkontakt uppnås vid skjuvdeformation. H Lermineralhaltiga zoner, med tillräcklig tjocklek för att förhindra bergkontakt. 1.0 J Zon med sandigt, grusigt eller krossat bergmaterial med tillräcklig tjocklek för att förhindra bergkontakt. 1.0 Notera: (i) Beskrivningen syftar på, i följande ordning, småskaliga egenskaper och mellanskaliga egenskaper. (ii) Lägg till 1.0 om medelsprickavståndet av betydande sprickgrupper är större än 3 m. (iii) (iv) J r = 0.5 kan användas för plana, glatta sprickor som har stänglighet, förutsatt att stänglighetens orientering ger minsta möjliga hållfasthet. Val av värde för J r och J a görs för den sprickgrupp eller diskontinuitet som är minst gynnsam för stabiliteten med avseende på både orientering och skjuvmotstånd, [där n tan -1 (J r/j a)].

93 Bilaga 5: Karaktärisering och klassificering av bergkvalitet beskrivning och riktlinjer för användande av RMR-, Q-, och GSI-systemen B5:20 (32) Tabell B5:9 Sprickomvandlingstal, Ja Parametervärden för Ja enligt Q-systemet (översättning från Barton, 2002). Beskrivning r [ ] Ja a) Bergkontakt vid skjuvning (inga fyllnadsmineral, endast ytbeläggning). A B C D E Tät, läkt, hård, ej deformationsmjuknande, impermeabel fyllning, dvs. kvarts eller epidot. Opåverkade (ej omvandlade) sprickytor, endast missfärgning av sprickytan (beläggning). Svagt omvandlade sprickytor. Ej deformationsmjuknande mineralbeläggning, sandiga partiklar, lerfritt krossat berg, etc. Siltig eller sandig lerbeläggning, låg lerfraktion (ej deformationsmjuknande). Deformationsmjuknande eller lågfriktionsbeläggning av lermineral, dvs. kaolin och glimmer. Även klorit, talk, gips, och grafit, m.m., och små kvantiteter av svällande lera. b) Bergkontakt uppnås före 10 cm skjuvdeformation (tunn mineralfyllning) F Sandiga partiklar, lerfritt sönderdelat berg, etc G H J Kraftigt överkonsoliderad, ej deformationsmjuknande lermineralfyllning (kontinuerlig, < 5 mm tjocklek). Medel- eller lågt överkonsoliderad, deformationsmjuknande, lermineralfyllning (kontinuerlig, < 5 mm tjocklek). Fyllning av svällande lera, dvs. montmorillonit (kontinuerlig, < 5 mm tjocklek). Värdet av J a beror på andel (%) av svällande lerpartiklar och tillgång till vatten, etc. c) Ingen bergkontakt uppnås vid skjuvning (tjock mineralfyllning). KLM N OPR Zoner eller band av krossat eller sönderdelat berg och lera (se G, H, J för beskrivning för lerförhållanden). Zoner eller band av siltig eller sandig lera (ej deformationsmjuknande) Tjocka, kontinuerliga zoner eller band av lera (se G, H, J för beskrivning för lerförhållanden) , 8, eller , 13 eller 13-20

94 Bilaga 5: Karaktärisering och klassificering av bergkvalitet beskrivning och riktlinjer för användande av RMR-, Q-, och GSI-systemen B5:21 (32) Tabell B5:10 Parametervärden för Jw enligt Q-systemet (översättning från Barton, 2002). Sprickvattental, Jw Beskrivning Approx. vattentryck (kg/cm 2 ) Jw A B C D E F Torr utbrytning (bergrum, tunnel) eller mindre inflöde, dvs. 5 liter/min lokalt. Medelstort inflöde eller tryck, enstaka ursköljningar av sprickfyllnadsmaterial. Stora inflöden eller högt tryck i kompetent berg med ofyllda sprickor. Stora inflöden eller högt tryck, ursköljningar av sprickfyllnadsmaterial. Exceptionellt stora inflöden eller högt tryck vid sprängning, minskande flöde med tid. Exceptionellt stora inflöden eller högt tryck, kontinuerligt flöde utan noterbar minskning med tid. < > > Notera: (i) Faktorerna C till F är grova uppskattningar. Öka J w om dräneringsåtgärder är installerade. (ii) (iii) Speciella problem orsakade av isbildning är inte beaktade. För generell karaktärisering av bergmassa som inte påverkas av någon utbrytning rekommenderas att använda J w = 1.0, 0.66, 0.5, 0.33 då det vertikala avståndet från marknivå till aktuell bergmassa ökar från 0-5, 5-25, till > 250 meter. Detta gäller under förutsättning att förhållandet RQD/J n är tillräckligt lågt (dvs ) för att god hydraulisk konduktivitet skall råda i bergmassan. Detta hjälper till att anpassa Q-värdet för en del av effekterna av effektivspänningar och vattnets inverkan, i kombination med lämpliga karaktäriseringsvärden på SRF. Sambanden med djupberoende elasticitetsmodul kommer att följa tillämpningen som användes när dessa utvecklades.

95 Bilaga 5: Karaktärisering och klassificering av bergkvalitet beskrivning och riktlinjer för användande av RMR-, Q-, och GSI-systemen B5:22 (32) Tabell B5:11 Parametervärden för SRF enligt Q-systemet (översättning från Barton, 2002). Spänningsreduktionsfaktorn, SRF Beskrivning SRF a) Svaghetszoner som skär utbrytningar och kan orsaka bergutfall när tunneln drivs (bryts ut). A B C D E F G Flera (multipla) svaghetszoner som innehåller lera eller kemiskt sönderdelat berg, mycket svagt omgivande berg (alla djup). Enstaka svaghetszoner som innehåller lera eller kemiskt nedbrutet berg (djup av utbrytning < 50 m). Enstaka svaghetszoner som innehåller lera eller kemiskt nedbrutet berg (djup av utbrytning > 50 m). Flera (multipla) skjuvzoner i kompetent berg (lerfritt svagt omgivande berg) (alla djup). Enstaka skjuvzoner i kompetent berg (lerfritt) (djup av utbrytning < 50 m). Enstaka skjuvzoner i kompetent berg (lerfritt) (djup av utbrytning > 50 m). Lösa öppna sprickor, kraftigt uppsprucket berg eller "sockerbitsberg", etc. (alla djup). b) Kompetent berg, bergspänningsproblem. c c SRF H Låga spänningar, nära ytan, öppna sprickor. > 200 < J K L M N Medelspänningar, gynnsamma spänningsförhållanden. Höga spänningar, mycket täta strukturer (vanligen gynnsamma för stabilitet, kan vara ogynnsamt för väggstabilitet). Måttlig spjälkning efter > 1 tim i massivt berg. Spjälkning och smällberg efter ett par minuter i massivt berg. Kraftigt smällberg och omedelbara deformationer i massivt berg < 2 >

96 Bilaga 5: Karaktärisering och klassificering av bergkvalitet beskrivning och riktlinjer för användande av RMR-, Q-, och GSI-systemen B5:23 (32) Tabell B5:11 (fortsättning). Spänningsreduktionsfaktorn, SRF Beskrivning SRF c) "Krypning"; berg som uppvisar tidsberoende deformationer eller beteende. c SRF O Måttligt krypningsbergtryck P Kraftigt krypningsbergtryck. > d) "Svällning"; kemisk svällning beroende på förekomst av vatten och svällande leror. SRF Q Måttligt svälltryck R Kraftigt svälltryck Notera: (i) Reducera dessa SRF värden med % om en skjuvzon av betydelse för tunneln endast påverkar men inte korsar utbrytningen. Detta är också av betydelse för karaktäriseringen. (ii) (iii) (iv) (v) (vi) För kraftig anisotropt spänningsfält (om uppmätt) gäller följande: för 5 1/ 3 10, reducera c till 0.75 c, för 1/ 3 > 10, reducera c till 0.5 c, där c är enaxiell tryckhållfasthet, 1 och 3 är största och minsta huvudspänning, och är största tangentiella spänningen (uppskattad från elastisk analys). Det finns få tillgängliga praktikfall där bergtäckningen ner till tunnelns tak är mindre än spännvidden på tunneln. Därför föreslås att SRF ökas från 2.5 till 5 för sådana fall (se H). Kategori L, M och N är vanligen mest relevanta för förstärkningsdesign för djupt belägna tunnlar i hård, massiv bergmassa, med RQD/J n-förhållande från omkring 50 till 200. För generell karaktärisering av bergmassa som inte påverkas av någon utbrytning rekommenderas att använda SRF = 5, 2.5, 1.0 och 0.5 då det vertikala avståndet från marknivå till aktuell bergmassa ökar från t.ex. 0-5, 5-25, till > 250 m. Detta hjälper till att anpassa Q-värdet för en del av effekterna av effektivspänningar och vattnets inverkan, i kombination med lämpliga karaktäriseringsvärden på J w. Sambanden med djupberoende elasticitetsmodul kommer att följa tillämpningen som användes när dessa utvecklades. Fall av krypning kan uppträda för djup H > 350Q 1/3. Bergmassans tryckhållfasthet kan uppskattas från cm 5 Q c 1/3 [MPa] där är bergmassans densitet i t/m 3, och Q c = Q c/100.

97 Bilaga 5: Karaktärisering och klassificering av bergkvalitet beskrivning och riktlinjer för användande av RMR-, Q-, och GSI-systemen B5:24 (32) 6.2 Riktlinjer för användande av Q-systemet Som tidigare har nämnts kan Q-systemet tillämpas för karaktärisering av bergmassor utan eller med hänsyn till yttre faktorer (dvs. med Bas-indexvärdet eller med Fullindexvärdet). Vid bedömning av Bas-indexvärdet tas ett grundvärde fram, här betecknat "QBas", medan det vid framtagning av Full-indexvärdet betecknas "Q". I föreliggande dokument rekommenderas att SRF och Jw vid framtagning av Basindexvärdet antas lika med 1. Detta rekommenderas dock inte av Barton (2002) som istället anger att SRF och Jw bör varieras beroende på djup under markytan se kommentar (iii) i Tabell B5:10 och kommentar (iii) och (v) i Tabell B5:11. I Figur B5:7 och Figur B5:8 beskrivs processen för framtagning av Bas-indexvärdet och Full-indexvärdet.

98 Bilaga 5: Karaktärisering och klassificering av bergkvalitet beskrivning och riktlinjer för användande av RMR-, Q-, och GSI-systemen B5:25 (32) Figur B5:7 Flödesschema för parametervärdesbestämning vid framtagning av Basindexvärdet och Full-indexvärdet i Q-systemet.

99 Bilaga 5: Karaktärisering och klassificering av bergkvalitet beskrivning och riktlinjer för användande av RMR-, Q-, och GSI-systemen B5:26 (32) Figur B5:8 Flödesschema för summering och redovisning vid framtagning av Basindexvärdet och Full-indexvärdet i Q-systemet.

100 Bilaga 5: Karaktärisering och klassificering av bergkvalitet beskrivning och riktlinjer för användande av RMR-, Q-, och GSI-systemen B5:27 (32) 7 BESKRIVNING OCH RIKTLINJER FÖR ANVÄNDANDE AV GSI- SYSTEMET 7.1 Beskrivning av GSI-systemet GSI-systemet (Geological Strength Index) utvecklades för att möta behovet att ta fram materialparametrar för bergmassan. Metoden är enkel då endast beskrivande diagram används för att karaktärisera bergmassan. Det ursprungliga GSI-diagrammet avser blockiga bergmassor och har modifierats till sitt nuvarande utseende (RocScience, 2014a). Hoek & Karzulovic (2001) har även utvecklat ett GSI-diagram för skiffriga, metamorfa bergmassor för att underlätta vid karaktärisering av exempelvis gnejs och skiffer. Bägge diagrammen är uppbyggda av två beskrivande axlar, vilka motsvarar sprickornas ytkvalitet och bergmassans struktur (se Figur B5:9 och Figur B5:10). Ett antal olika författare har även utvecklat diagram för GSI-systemet avsedd för karaktärisering av bergmassor i specifika geologiska miljöer, t.ex. flysch 1 (RocScience, 2014a). Dessa redovisas inte här eftersom sådana bergmassor normalt inte förekommer i svensk, kristallin berggrund. 1 Sediment bildat i geosynklinal och bestående av märglar, leror och skiffrar växellagrade med konglomerat, sandstenar och gråvackor.

101 Bilaga 5: Karaktärisering och klassificering av bergkvalitet beskrivning och riktlinjer för användande av RMR-, Q-, och GSI-systemen B5:28 (32) GSI Geological Strength Index (översatt från Hoek & Karzulovic, 2001, Hoek et al, 2002 och RocScience, 2014a) STRUKTUR INTAKT ELLER MASSIV Intakt bergprov eller massivt berg insitu med få sprickor och stort sprickavstånd. BLOCKIG Väl fastlåsta kubiska block i icke tektoniskt påverkad bergmassa med tre sprickgrupper. VÄLDIGT BLOCKIG Många fastlåsta block formade av fyra eller fler sprickgrupper i en delvis tektoniskt påverkad bergmassa. BLOCKIG/PÅVERKAD Förkastad och/eller veckad bergmassa med kantiga block formade av många sprickgrupper. DESINTEGRERAD Svagt fastlåsta block i en kraftigt uppsprucken bergmassa med blandning av kantiga och rundade block. SPRICKORS YTKVALITET MINSKANDE LÅSNING MELLAN BLOCK VÄLDIGT BRA Väldigt rå, färsk ej vittrad sprickyta. 90 BRA Rå, obetydligt vittrad, svagt missfärgad sprickyta. ACCEPTABEL Slät, måttligt vittrad och omvandlad yta. DÅLIG Glatt, mycket vittrad sprickyta med kraftig ytbeläggning / fyllning / kantiga fragment. MINSKANDE YTKVALITÉ N/A 20 VÄLDIGT DÅLIG Glatt, mycket vittrad sprickyta med mjuk lerbeläggning eller sprickfyllnad. N/A SKIKTAD/FOLIERAD Skiktad och tektoniskt skjuvad bergmassa. Avsaknad av blockighet p g a dominerande skiffrighet. N/A N/A 10 Notera: (i) N/A = Ej tillämpbart (eng. "not applicable") Figur B5:9 Karaktärisering av bergkvalitet med GSI för blockiga bergmassor.

102 Bilaga 5: Karaktärisering och klassificering av bergkvalitet beskrivning och riktlinjer för användande av RMR-, Q-, och GSI-systemen B5:29 (32) GSI Geological Strength Index (översatt från Hoek & Karzulovic, 2001) STRUKTUR INTAKT ELLER MASSIV Total avsaknad av skiffrighet/foliation och mycket få sprickor med stort sprickavstånd. SPARSAMT SKIFFRIG Delvis uppsprucken bergmassa, partier av blockigt berg dominerar över partier av skiffrigt berg. MÅTTLIGT SKIFFRIG Uppsprucken bergmassa formad av blockigt och skiffrigt berg i lika omfattning. SKIFFRIG/FOLIERAD Veckad och/eller förkastad bergmassa med sporadiska inslag av blockigt berg. MYCKET SKIFFRIG Veckad och/eller fökastad bergmassa, kraftigt uppsprucken, formad av enbart skiffriga/folierade bergarter. SPRICKORS YTKVALITET MINSKANDE LÅSNING MELLAN BLOCK VÄLDIGT BRA Väldigt rå, färsk ej vittrad sprickyta. 90 BRA Rå, obetydligt vittrad, sprickvidd < 1 mm, hård sprickfyllnad. ACCEPTABEL Något rå, måttligt vittrad, sprickvidd 1-5 mm, hård och mjuk sprickfyllnad. DÅLIG Glatt, mycket vittrad sprickyta, sprickvidd > 5 mm, företrädesvis mjuk sprickfyllnad. MINSKANDE YTKVALITET N/A N/A 20 VÄLDIGT DÅLIG Glatt, mycket vittrad sprickyta. sprickvidd > 5 mm, mjuk sprickfyllnad. N/A FÖRKASTAD/SKJUVAD Mycket veckad och förkastad, tektoniskt påverkad bergmassa. N/A N/A 10 Notera: (i) Figur B5:10 N/A = Ej tillämpbart (eng. "not applicable") Karaktärisering av bergkvalitet med GSI för skiffriga, metamorfa bergmassor.

103 Bilaga 5: Karaktärisering och klassificering av bergkvalitet beskrivning och riktlinjer för användande av RMR-, Q-, och GSI-systemen B5:30 (32) 7.2 Riktlinjer för användande av GSI-systemet Den bergmassa som skall karaktäriseras bedöms enligt Figur B5:9 eller Figur B5:10. Val av diagram beror på bergmassans geologiska ursprung och strukturgeologiska karaktär. Framtagning av GSI-värdet görs genom en bedömning av bergets karaktär med avseende på sprickornas ytkvalitet och bergmassans struktur, vilka utgör x- respektive y-axlarna i diagrammet. Skärningspunkten för de båda parametrarna ger GSI-värdet. I Figur B5:11 och Figur B5:12 beskrivs processen för hur bedömning av GSI bör utföras. Bestämning av sektioner, avsnitt och områden kan göras enligt tidigare redovisade instruktioner i denna bilaga.

104 Bilaga 5: Karaktärisering och klassificering av bergkvalitet beskrivning och riktlinjer för användande av RMR-, Q-, och GSI-systemen B5:31 (32) Figur B5:11 Flödesschema för parametervärdesbestämning vid karaktärisering med GSI-systemet.

105 Bilaga 5: Karaktärisering och klassificering av bergkvalitet beskrivning och riktlinjer för användande av RMR-, Q-, och GSI-systemen B5:32 (32) Figur B5:12 Flödesschema för summering och redovisning vid karaktärisering GSIsystemet.

106 Bilaga 6: Uppskattning av mekaniska egenskaper för intakt berg, bergmassa och sprickor B6:1 (21) BILAGA 6: UPPSKATTNING AV MEKANISKA EGENSKAPER FÖR INTAKT BERG, BERGMASSA OCH SPRICKOR

107 Bilaga 6: Uppskattning av mekaniska egenskaper för intakt berg, bergmassa och sprickor B6:2 (21) 1 INLEDNING I denna bilaga beskrivs hur de mekaniska egenskaperna för ett bergmaterial kan uppskattas. Främst avses uppskattning av de mekaniska egenskaperna för bergmassan, dvs. det intakta berget tillsammans med förekommande sprickor. För intakt berg finns väl utarbetade testmetoder och riktlinjer för hur t.ex. hållfasthetsprovning i laboratorium skall göras (se också Bilaga 4) men för bergmassan i sin helhet finns inga praktiskt användbara testmetoder för att bestämma hållfasthets- och/eller deformationsegenskaper. Bakåträkning av bergmassans egenskaper kan tillämpas men kräver jämförbara och mycket likartade berg- och belastningsförhållanden. De metoder som beskrivs i denna bilaga baseras huvudsakligen på karaktärisering av bergmassan och nyttjande av empiriska brottvillkor. Metoderna är användbara för att ta fram egenskaper på bergmassan för nyttjande i stabilitetsanalyser av bergkonstruktioner. I den metodik som presenteras i kapitel 3 antas att bergmassan kan approximeras med ett kontinuum. Detta antagande är relevant för de fallen att bergmassan innehåller få eller inga sprickor, eller om bergmassan är starkt uppsprucken, se Figur B6:1. Bergmassan kan antas som ett kontinuum om storleken på ingående bergblock är avsevärt mindre än dimensionen på objektet (tunnel, bergrum eller bergskärning). Några exakta gränser för antagandet om kontinuum med avseende på förhållandet mellan blockstorlek och dimension på objektet finns inte i nuläget utan måste baseras på ingenjörsmässig bedömning. Ibland antas kontinuum-förhållanden i förenklande syfte, eftersom bergmassan nästan alltid (i någon skala) innehåller diskontinuiteter. Effekterna av ett sådant antagande måste bedömas från fall till fall. För de fall då bergmassan (inom exempelvis tunnelskala) innefattar enstaka större sprickor, krosszoner eller diskontinuiteter bör bergmassan betraktas som ett diskontinuum, se Figur B6:1. Ett viktigt undantag är när exempelvis en krosszon är så bred att hela tunneltvärsnittet ligger i krosszonen, för vilket fall bergmassan kan antas som ett kontinuum inom denna zon. Även för ett diskontinuum-material kan tillvägagångssättet som beskrivs i denna bilaga vara tillämpbart för att uppskatta hållfastheten på bergmassan som ligger mellan förekommande diskontinuiteter. Detta gäller speciellt typ 1 och 2 i Figur B6:1, där blocken har relativt stor volym. För dessa fall krävs också att sprickornas (diskontinuiteternas) egenskaper måste bestämmas. En metodik för framtagning av sprickors egenskaper presenteras i kapitel 4. Kontinuum Diskontinuum 1 Diskontinuum 2 Diskontinuum 3 Kontinuum Intakt berg Sprickig bergmassa Minskande sprickavstånd Figur B6:1 Exempel på kontinuum och diskontinuum för bergmassor (efter Edelbro, 2003).

108 Bilaga 6: Uppskattning av mekaniska egenskaper för intakt berg, bergmassa och sprickor B6:3 (21) Inledningsvis beskrivs hur egenskaper för intakt berg kan bestämmas eller uppskattas. Detta ingår som en del i den därpå följande bestämningen av bergmassans egenskaper såväl hållfasthet som deformationsegenskaper. Därefter beskrivs hur sprickors deformations- och hållfasthetsegenskaper kan uppskattas, för de fall att bergmassan skall analyseras som ett diskontinuum. 2 EGENSKAPER FÖR INTAKT BERG De parametrar som vanligtvis uppskattas för det intakta berget är enaxiella tryckhållfastheten ( ci), elasticitetsmodulen (E) och tvärkontraktionstalet ( ) och dessa tre parametrar bestäms bäst med hjälp av enaxiella tryckförsök som finns beskrivet i ISRM:s riktlinjer (ISRM, 1979; 1999). Vidare kan ett bergprovs friktionsvinkel (ϕ) och kohesion (c) samt mi-värde bestäms med hjälp av triaxiella tryckförsök som finns beskrivet i ISRM (1978) samt ISRM (1989). Ibland är det inte tillämpbart med ett stort antal laboratorieförsök och i dessa fall kan de intakta egenskaperna tas fram på andra sätt. Detta kan utföras genom att studera andra projekt med jämförbara bergförhållanden och därifrån hämta data för intakt berg av liknande karaktär (t.ex. för en viss bergart). För vissa egenskaper finns även värden tabellerade för olika bergarter, exempelvis mi-värdet, se Tabell B6:1. Ett ungefärligt intervall för en bergarts tryckhållfasthet kan även bestämmas med indextestning, se Tabell B6:4. Det kan även vara lämpligt att bestämma intakta egenskaper genom någon form av statistisk utvärdering av flera utförda tester på en och samma bergart. Vidare kan exempelvis viktning av respektive egenskap (parameter) utföras genom att multiplicera den procentuella förekomsten (p) av en bergart med det numeriska värdet för respektive parameter för samma bergart och sedan summera resultatet för alla förekommande bergarter. Detta kan utföras för min-, typ- och max-värden var för sig. 3 EGENSKAPER FÖR BERGMASSAN 3.1 Bakgrund Metodiken för uppskattning av bergmassans egenskaper baseras på Hoek-Browns brottvillkor i dess senaste version (Hoek m.fl., 2002), samt utvalda samband för uppskattning av elasticitetsmodul för bergmassan (Hoek & Diederichs, 2006). Den rekommenderade metodiken sammanfattas i Figur B6:3. Ekvationerna och detaljerna i metodiken för uppskattning av bergmassans hållfasthetsparametrar beskrivs nedan. Bergmassans hållfasthet definieras här som den belastning (spänning) vid vilken den inte längre kan ta någon ytterligare belastning utan att en skada uppstår i bergmassan. Beroende på vilket konstruktionselementet som bergmassan utgör (exempelvis tak, vägg, sula, valv eller pelare) varierar bergmassans förmåga att bära belastning utan att skada uppstår. Hållfastheten kan, beroende på konstruktionselement som avses, definieras som punktspänning (till exempel i ett tunneltak eller ytterkanten av en pelare) eller medelspänning (över en större area, till exempel ett valv eller en pelare). Den

109 Bilaga 6: Uppskattning av mekaniska egenskaper för intakt berg, bergmassa och sprickor B6:4 (21) rekommenderade metodiken avser uppskattning av den maximala hållfastheten för konstruktionselementet som avses. Detta hållfasthetsvärde (maximala hållfastheten) för avsedda konstruktionselement är tillämpligt för analytiska och numeriska stabilitetsberäkningar med idealplastisk materialmodell, se Figur B6:2. Spänning, Maximal hållfasthet, max Idealplastiskt material Residual hållfasthet, res Deformationsmjuknande material Töjning, Figur B6:2 Idealiserade materialmodeller för bergmassan. I verkligheten uppvisar kristallina bergmassor oftast ett deformationsmjuknande beteende med såväl en maximal hållfasthet som en lägre (residual) hållfasthet (efter lokalt brott) enligt Figur B6:2. Det är svårt att uppskatta en bergmassas egenskaper i efterbrottstadiet, och det finns ingen etablerad praxis för hantering av detta problem. Det finns exempel där den residuala hållfastheten uppskattats med antagande om störda förhållanden (parametern D = ) i Hoek-Browns brottvillkor (se exempelvis Rosengren & Brandshaug, 2002). Det finns också exempel som visar att genom att anta D = 1 får man representativa värden på residualhållfastheten för bergmassor i stor skala (hundratals meter), se exempelvis Sjöberg (1999). Vid numerisk analys med deformationsmjuknande material erfordras som indata också den plastiska töjning vid vilken residualhållfastheten nås. Denna parameter beror dessutom på diskretiseringsgrad (zonstorlek) i beräkningsmodeller och måste i praktiken kalibreras i varje enskilt fall. Baserat på detta ingår därför inte uppskattning av efterbrottsegenskaperna i nedanstående rekommendationer. För beräkningsprogram och analytiska metoder som använder Hoek-Browns brottvillkor kan framtagna parametrar (maximal hållfasthet) användas direkt. För en del analysprogram måste dock ett linjärt brottvillkor, vanligen Mohr-Coulomb, användas för att beskriva bergmaterialet. Ekvivalenta parametrar för Mohr-Coulombs brottvillkor kan erhållas genom en linjär anpassning till den krökta brottenvelopen i Hoek-Browns brottvillkor för relevant spänningsnivå. Principen för detta beskrivs också nedan.

110 Bilaga 6: Uppskattning av mekaniska egenskaper för intakt berg, bergmassa och sprickor B6:5 (21) 3.2 Hoek-Browns brottvilkor Bergmassans hållfasthet uttryckt i största tillåtna huvudspänning, 1s, beskrivs enligt Hoek-Browns brottvillkor: 3 1s 3 ci mb ci s a (B6:1) Som nämnts ovan kan den enaxiella tryckhållfastheten för intakt berg i liten skala, ci, bestämmas genom enaxiell (eller i samband med triaxiell) laboratorietestning eller indirekt genom punktlasttestning (se till exempel Brown, 1981). Alternativt kan hållfastheten uppskattas genom så kallad indextestning, se längre fram i denna bilaga. Övriga ingående parametrar i Hoek-Browns brottvillkor bestäms med följande samband (enligt Hoek m.fl., 2002): m b s e m e i GSI D GSI D 1 1 GSI /15 a e 2 6 e 20/ 3 (B6:2) (B6:3) (B6:4) Parametern mi tar hänsyn till bergart och kan bestämmas direkt från triaxialtester på intakt berg (se till exempel Hoek & Brown, 1997). Om triaxialtester inte finns tillgängliga kan tabellerade värden från tidigare utförda tester användas för att uppskatta värdet på mi, se Tabell B6:1. Dock kan mi-värdet variera kraftigt och det finns en osäkerhet i de tabellerade värdena. Ett alternativ till dessa är att studera data från andra projekt med jämförbara bergarter och geologiska förhållanden. Om triaxialtestning utförs kan enaxiella tryckhållfastheten, ci, bestämmas vid samma tillfälle. Parametern mb motsvarar mi men avser bergmassan (istället för intakt berg), medan parametrarna s och a tar hänsyn till bergmassans karaktär och sprickighet. Dessa bestäms via Ekvationerna (B6:3) och (B6:4) med hjälp av parametrarna GSI och D.

111 Bilaga 6: Uppskattning av mekaniska egenskaper för intakt berg, bergmassa och sprickor B6:6 (21) Bestäm RMR Bas enligt Bilaga 5 Bestäm GSI enligt Bilaga 5 Bestäm GSI med hjälp av Ekvation (B6:5) Bestäm m i från a) triaxialtester, eller b) Tabell B6:1 Bestäm D enligt Tabell B6:2 GSI m i D Beräkna m b, s och a enligt Ekvation (B6:2), (B6:3) & (B6:4) m b, s, a Bestäm ci genom a) enaxiell testning, b) punktlastning, eller c) indextestning Bestäm största primärspänning tvärs tänkt konstruktion ci primär Bergmassans hållfasthet (Hoek- Brown) fås enligt Ekvation (B6:1), (B6:6) & (B6:7) 1 =f( 3) Bestäm största värdet på 3 för aktuell konstruktion m.h.a. spänningsanalys Beräkna 3max enligt Ekvation (B6:11) 3max Beräkna 3n enligt Ekvation (B6:10) cm tm 3n Beräkna c och enligt Ekvation (B6:8) & (B6:9) (Mohr-Coulomb) c, Figur B6:3 Flödesschema för uppskattning av bergmassans hållfasthet. Hänvisningar avser avsnitt och ekvationer i dessa anvisningar Bestämning av GSI-värdet görs enligt ett av följande alternativ: Utför bergkaraktärisering med GSI enligt Bilaga 5, vilket direkt ger GSI-värdet. Utför bergkaraktärisering med RMRBas enligt Bilaga 5. Karaktärisera bergmassan utan hänsyn tagen till vattenförekomst och sprickorienteringar, det vill säga bestäm endast RMRBas för fullständigt torra förhållanden enligt avsnitt Bilaga 5. Bestäm därefter GSI enligt:

112 Bilaga 6: Uppskattning av mekaniska egenskaper för intakt berg, bergmassa och sprickor B6:7 (21) GSI RMR Bas 5 (B6:5) Ovanstående samband bedöms vara mindre tillförlitligt vid dålig bergkvalitet (låga GSI/RMR värden), vilket bör beaktas. Parametern D (eng. disturbance factor) beror på graden av påverkan på bergmassan från sprängning och avlastning. Den varierar från 0 för helt ostörda (opåverkade) förhållanden till 1 för en kraftigt påverkad bergmassa. Störningsfaktorn kan bestämmas enligt Tabell B6:2. Interpolation är tillåtet mellan värdena i tabellen. Vid normalt skonsam sprängning i skandinavisk berggrund och för tunnlar på stort djup rekommenderas att välja D = 0 eller nära 0. För ytliga tunnlar rekommenderas att D > 0. Vid skonsam sprängning i hårt kristallint berg bör dock ett värde nära 0 väljas även för ytliga tunnlar. För ytliga tunnlar och med mycket oförsiktig sprängning bör D-värdet ligga mellan 0.5 och 0.8. Enaxiell tryckhållfasthet för bergmassan kan beräknas ur: s cm ci a (B6:6) Enaxiell draghållfasthet (definierad negativ) för bergmassan kan beräknas ur: tm s ci m b (B6:7)

113 Bilaga 6: Uppskattning av mekaniska egenskaper för intakt berg, bergmassa och sprickor B6:8 (21) Tabell B6:1 Bergartsindelning med mi-värden, värden inom parentes är uppskattade (översättning från Hoek & Karzulovic, 2001 och RocScience, 2013, m.h.a. Geologisk ordlista, 1988 och Loberg, 1993). Bergart Klass Grupp Textur SEDIMENTÄR METAMORF MAGMATISK Klastisk Icke-klastisk Karbonat Icke folierad Något folierad Folierad* Djupbergart (plutonisk) Gångbergart Ytbergart (vulkanisk) Evaporit Organisk Ljus Mörk Lava Pyroklastisk (sedimentär) Grov Medium Fin Väldigt fin Konglomerat (21 ± 3) Breccia 20 ± 2 Marmor (grovkornig) (12 ± 3) Marmor 9 ± 3 Migmatit (29 ± 3) Gnejs 28 ± 5 Granit 32 ± 3 Granodiorit (29 ± 3) Gabbro 27 ± 3 Norit 20 ± 5 Porfyrit (20 ± 5) Agglomerat (19 ± 3) Sandsten 17 ± 4 Kalksten (grov) 10 ± 5 Gips (10 ± 2) Hornfels (19 ± 4) Sandsten (metamorf) (19 ± 3) Amfibolit 26 ± 6 Skiffer (högmetamorf) (10 ± 3) Diorit 25 ± 5 Diabas (16 ± 5) Ryolit (25 ± 5) Andesit 25 ± 5 Vulkanisk Breccia (19 ± 5) Siltsten 7 ± 2 Gråvacka (18 ± 3) Kalksten (fin) (8 ± 3) Anhydrit 12 ± 2 Kvarts 20 ± 3 Fyllit (7 ± 3) Diabas (15 ± 5) Dacit (25 ± 3) Basalt (25 ± 5) Tuff (13 ± 5) Lersten 4 ± 2 Skiffer (ej metamorf) (6 ± 2) Märgelsten (7 ± 2) Dolomit (9 ± 3) Krita 7 ± 2 Skiffer (lågmetamorf sedimentär) 7 ± 4 Peridotit (25 ± 5) Obsidian (19 ± 3) * Dessa värden är för intakta bergprov testade längs strykning eller foliation. Värdet på mi är signifikant annorlunda om brott inträffar längs ett plan.

114 Bilaga 6: Uppskattning av mekaniska egenskaper för intakt berg, bergmassa och sprickor B6:9 (21) Tabell B6:2 Riktlinjer för uppskattning av störningsfaktorn D för underjordskonstruktioner (översättning och bilder från Hoek m.fl., 2002). Beskrivning Exempel Föreslaget värde på D Mycket försiktig sprängning eller utbrytning med TBM, resulterande i minimal påverkan på kvarstående, inspänd bergmassa runt en tunnel. 0 Mekanisk eller manuell utbrytning i dåligt berg (ingen sprängning) resulterande i minimal påverkan på omgivande bergmassa. 0 Krypning i bergmassan resulterande i omfattande hävning av sulan (ej förstärkt) Oförsiktig sprängning i hårt berg resulterande i allvarliga, lokala sprängskador med ett djup överskridande 2 till 3 meter i den omgivande bergmassan. 0.8

115 Bilaga 6: Uppskattning av mekaniska egenskaper för intakt berg, bergmassa och sprickor B6:10 (21) 3.3 Anpassning av Hoek-Browns brottvillkor till Mohr-Coulombs brottvillkor Bestämning av ekvivalenta hållfasthetsparametrar för Mohr-Coulombs brottvillkor ( = c + ntan ) görs genom linjär anpassning till brottenvelopen enligt Hoek-Brown (Ekvation B6:1) bestämd enligt ovan beskrivna metodik. Värden på hållfasthetsparametrarna kohesion, c, och inre friktionsvinkel,, för bergmassan bestäms genom linjär anpassning över spänningsintervallet tm < 3 < 3max och enligt följande ekvationer (Hoek m.fl., 2002): sin 1 a 1 6am b s mb 3n a 1 a 2 a 6amb s mb 3n 2 1 (B6:8) c ci 1 2a s 1 a mb 3n s mb 3n a 1 1 a 2 a 1 6am s m 1 a 2 a b b 3n a 1 (B6:9) 3max 3n ci (B6:10) Ett exempel på linjär anpassning visas i Figur B6:4. Värdet på 3max motsvarar det största värdet på 3 för aktuellt problem. Detta värde varierar beroende på tillämpning, bergmassa, primärspänningar etc., och bör bestämmas för varje enskilt fall. Det kan uppskattas genom att en linjär-elastisk spänningsanalys görs för aktuell problemgeometri. Den beräknade storleken på minsta huvudspänningen runt tänkt undermarksobjekt ger en indikation på vilket spänningsintervall som kan förväntas, och kan således användas som regressionsintervall enligt ovan. Alternativt kan 3max för djupa och ytliga tunnlar bestämmas enligt (Hoek m.fl., 2002): 3max cm cm primär 0.94 (B6:11) där primär är största primärspänningen före tunneldrivning som verkar i tvärsnittet vinkelrätt tunnelns eller bergrummets längdaxel. För det fall då vertikalspänningen utgör största primärspänning kan primär ersättas av gh, där är bergmassans densitet och H är djupet i meter under markytan för aktuell tunnel eller bergrum. Ekvation B6:11 är baserad på numeriska och analytiska beräkningar av ett antal tunnlar med olika geometri och på olika djup (Hoek m.fl., 2002).

116 Bilaga 6: Uppskattning av mekaniska egenskaper för intakt berg, bergmassa och sprickor B6:11 (21) Hoek-Browns brottvillkor Mohr-Coulomb - linjär anpassning Största huvudspänning, 1 [MPa] Minsta huvudspänning, 3 [MPa] Figur B6:4 Exempel på anpassning av Hoek-Browns brottvillkor (GSI = 75, mi = 25, ci = 150 MPa, cm = 37.3 MPa, 3max = 10 MPa) till det linjära Mohr- Coulombs brottvillkor (c = 6.65 MPa, = 55.7, cm = 43.1 MPa). Den linjära anpassning som erhålls ger en enaxiell tryckhållfasthet för bergmassan enligt Mohr-Coulombs brottvillkor som är högre än motsvarande värde enligt Hoek- Browns brottvillkor (brottenveloperna skär vertikalaxeln på olika ställen, Figur B6:4). Denna skillnad bedöms ha liten praktisk betydelse. Ett alternativt är att utföra en regressionsanalys med fixerad skärningspunkt på vertikalaxeln (se till exempel Sjöberg, 1999), men detta beskrivs inte i detalj här. Ovanstående metodik är också den som används i datorprogrammet RocLab (RocScience, 2013). Med detta program beräknas ovanstående parametrar enkelt genom interaktiva val av ingångsparametrar. Det bör noteras att i datorprogrammet RocLab motsvarar: (i) ci det intakta bergets enaxiella tryckhållfasthet, (ii) c bergmassans enaxiella tryckhållfasthet och (iii) cm "bergmassans globala hållfasthet" definierad över ett större spänningsintervall ( tm < 3 < ci/4). Detta värde kan anses motsvara exempelvis den globala hållfastheten för en pelare (Hoek m.fl., 2002). Dessa definitioner skiljer sig något från de som använts i denna handbok, där c = intakta bergets enaxiella tryckhållfasthet och cm = bergmassans enaxiella tryckhållfasthet. De senare är dock de allmänt mer vedertagna benämningarna för dessa parametrar, se Bilaga 1.

117 Bilaga 6: Uppskattning av mekaniska egenskaper för intakt berg, bergmassa och sprickor B6:12 (21) 3.4 Uppskattning av deformationsparametrar (elastiska konstanter) för bergmassan Metodiken för uppskattning av bergmassans elasticitetsmodul är tillämpbar för ytligt till måttligt djupt belägna tunnlar (typiska infrastrukturprojekt i Sverige), motsvarande en bergtäckning på upp till cirka ett par hundra meter. Den rekommenderade metodiken sammanfattas i Figur B6:5 och beskrivs i detalj nedan. Bestäm RMR Bas enligt Bilaga 5 Bestäm GSI enligt Bilaga 5 Bestäm GSI m.h.a. Ekvation (B6:5) GSI Bestäm D enligt Tabell B6:2 D Beräkna E m enligt Ekvation (B6:12) eller (B6:13) E m Bestäm E genom testning eller uppskattning E Jämför E m och E. Om E m > E sätt E m = E E m Bestäm genom testning eller uppskattning Antag att m = alternativt välj = m Figur B6:5 Flödesschema för uppskattning av bergmassans elasticitetsmodul och tvärkontraktionstal. Hänvisningar avser avsnitt och ekvationer i dessa anvisningar.

118 Bilaga 6: Uppskattning av mekaniska egenskaper för intakt berg, bergmassa och sprickor B6:13 (21) Bergmassans elasticitetsmodul kan uppskattas ur följande ekvationer (Hoek & Diederichs, 2006): 1. För det fall då inga data finns på intakta bergets elasticitetsmodul: 5 1 D / 2 Em D 1 e där Em erhålls i MPa GSI /, (B6:12) 2. För det fall då data finns på intakta bergets elasticitetsmodul: E m E 1 D / D 1 e 0 GSI / 11 (B6:13) Ekvation (B6:13) ger automatiskt en begränsning av värdet på bergmassans elasticitetsmodul, så att den inte överskrider det intakta bergets elasticitetsmodul. Parametern D (eng. disturbance factor) bestäms enligt Tabell B6:2. För ytliga tunnlar och vid skonsam sprängning i hårt kristallint berg bör ett värde nära 0 väljas. För ytliga tunnlar och med mycket oförsiktig sprängning bör D-värde ligga mellan 0.5 och 0.8. Ovanstående metodik är också den som används i datorprogrammet RocLab (RocScience, 2013). Värden på GSI eller RMRBas bestäms genom något av följande alternativ; Utför bergkaraktärisering med GSI enligt Bilaga 5, vilket direkt ger GSI-värdet. Utför bergkaraktärisering med RMR enligt Bilaga 5. Karaktärisera bergmassan utan hänsyn tagen till vattenförekomst och sprickorienteringar, det vill säga bestäm endast RMRBas för fullständigt torra förhållanden enligt Bilaga 5. Reducera RMRBas för att få motsvarande GSI-värde enligt ekvation B6:5: Det finns även andra metoder där bergmassans elasticitetsmodul bestäms med hjälp av empiriska samband med RMR76, se t.ex. Serafim & Pereira (1983) samt Read m.fl. (1999). 4 EGENSKAPER FÖR SPRICKOR 4.1 Inledning Sprickors mekaniska egenskaper kan bestämmas med hjälp av (i) laboratorietester, (ii) fälttester, (iii) empiriska samband och metoder, eller (iv) en kombination av ovanstående. Laboratorietester av sprickor medger en fullständig bestämning av sprickornas last- och deformationssamband, men kräver tester i en speciellt utformad s.k. skjuvbox. Fälttester kan omfatta enkla tilttester, vilka i kombination med lämpliga empiriska samband och metoder kan ge en god uppfattning om sprickors

119 Bilaga 6: Uppskattning av mekaniska egenskaper för intakt berg, bergmassa och sprickor B6:14 (21) hållfasthetsegenskaper. Empiriska metoder omfattar användande av karaktäriseringssystem för att uppskatta sprickors hållfasthetsegenskaper. I de kommande avsnitten i kapitel 4 presenteras ett antal empiriska metoder för uppskattning av sprickornas mekaniska egenskaper. Dessa metoder är baserad på karaktärisering av sprickornas egenskaper och användande av Bartons skjuvbrottkriterium (Barton, 1976; Barton & Choubey, 1977). I de fall som empiriska metoder inte bedöms kunna ge tillförlitliga eller representative värden, kan ovanstående metoder kompletteras med laboratorie- eller fälttester. Det bör noteras att eventuell injektering inte bör anses ge någon hållfasthetshöjning vare sig för sprickor eller för bergmassan i sin helhet (se till exempel Swedenborg, 2001). 4.2 Deformationsegenskaper För de fall då sprickstyvheter (normal- och skjuvstyvhet, kn, ks) krävs, exempelvis för numeriska diskontinuumanalyser, rekommenderas att dessa bestäms via laboratorietester, eller baserat på erfarenhetsvärden och tidigare tester (i de fall nya tester inte kan utföras eller motiveras), se till exempel Bandis m.fl. (1983). 4.3 Hållfasthet för plana sprickytor med ingen eller liten sprickfyllnad För plana sprickytor med ingen eller liten sprickfyllning kan sprickans skjuvhållfasthet beskrivas med Mohr-Coulombs brottkriterium: c j tan n j (B6:14) där n är normalspänningen som verkar på sprickytan, j är sprickans friktionsvinkel och cj är sprickans kohesion. Mohr-Coulombs brottkriterium används ofta även i de fall då sprickor har avsevärd råhet, beroende på dess enkla form. I många analysprogram är detta kriterium det enda alternativet för att beskriva sprickor. En konservativ uppskattning av hållfasthetsparametrarna cj och j kan göras utifrån karaktärisering av enskilda sprickor med parametrarna Jr och Ja i Q-systemet, se Bilaga 5, enligt Barton (2002): cj = 0 (konservativt antagen), (B6:15) J r j arctan, J a (B6:16) Ett minsta värde på friktionsvinkeln för sprickor utan fyllning eller vittring kan också uppskattas utifrån värdet på den så kallade basfriktionsvinkeln (friktionsvinkeln för en plan, sågad, bergyta). Denna kan bestämmas via tilltester eller ur tabellerade värden, se Tabell B6:3.

120 Bilaga 6: Uppskattning av mekaniska egenskaper för intakt berg, bergmassa och sprickor B6:15 (21) Tabell B6:3 Basfriktionsvinkel för ovittrat berg (Barton & Choubey, 1977). Bergart Vattenförhållanden Basfriktionsvinkel, b [ ] Sandsten Torr Sandsten Fuktig Skiffer, sedimentär Fuktig 27 Siltsten Torr 31 Silsten Fuktig Konglomerat Torr 35 Krita Fuktig 30 Kalksten Torr Kalksten Fuktig Basalt Torr Basalt Fuktig Granit, finkornig Torr Granit, finkornig Fuktig Granit, grovkornig Torr Granit, grovkornig Fuktig Porfyr Torr 31 Porfyr Fuktig 31 Dolerit Torr 36 Dolerit Fuktig 32 Amfibolit Torr 32 Gnejs Torr Gnejs Fuktig Skiffer, lågmetamorf Torr Skiffer, lågmetamorf Fuktig 21

121 Bilaga 6: Uppskattning av mekaniska egenskaper för intakt berg, bergmassa och sprickor B6:16 (21) 4.4 Hållfasthet för råa och/eller undulerande sprickytor med fyllning och/eller vittring För sprickor med undulerande och/eller råa sprickytor samt sprickor med fyllning och/eller vittring beskrivs skjuvhållfastheten bättre med Bartons kriterium (Barton, 1976; Barton & Choubey, 1977; Barton, 2014): τ = σ n tan (JRClog ( JCS σ n ) + φ r ) (B6:17) där JRC = Joint Roughness Coefficient, JCS = Joint wall Compressive Strength och r = residualfriktionsvinkeln. Residualfriktionsvinkeln kan bestämmas med hjälp av empiriska samband från Q- metoden (se Bilaga 5) där parametervärdet Ja motsvarar en residualfriktionsvinkel i Tabell B5:9. JRC kan bestämmas via tilttester, och JCS kan bestämmas med hjälp av Schmidthammartester [båda dessa metoder beskrivs mer ingående i Brown (1981)]. Såväl JRC som JCS kan också uppskattas utifrån erfarenhetsvärden. För sprickor med fyllning och/eller vittrade sprickytor rekommenderas att tilttester utförs för att bestämma JRC och JCS på ett mer tillförlitligt sätt. De värden man får kan också skalas med avseende på spricklängd, se till exempel Barton & Bandis (1982). I de fall som vald beräkningsmetod eller analysprogram kan hantera Barton-Bandis brottkriterium så kan värdena enligt Ekvation (B6:17) nyttjas direkt. I de fall som en linjär brottenvelop, vanligen Mohr-Coulomb, nyttjas i beräkningarna kan kohesion och friktionsvinkel beräknas utifrån tangenten till den krökta brottenvelopen för Bartons kriterium (baserat på Hoek m.fl., 1995). φ j = arctan ( τ σ n ) (B6:18) τ = tan (JRClog JCS + φ σ n σ r ) JRC [1 + n ln10 tan2 (JRClog JCS + φ σ r )] (B6:19) n Friktionsvinkeln, j, kan beräknas ur Ekvation (B6:18) och (B6:19). Därefter kan kohesionen, cj, bestämmas ur Ekvation (B6:20) för ett valt värde på normalspänningen, n, och där skjuvspänningen,, beräknas ur Ekvation (B6:17). c j = τ σ n tanφ j (B6:20) Värdet på cj och j beräknas för ett valt värde på normalspänningen som verkar på sprickytan. Alternativt kan en linjär regressionsanalys göras över ett valt spänningsintervall. I båda fallen gäller att värdet på n bör väljas utifrån förväntad nivå på normalspänningen för det aktuella problemet. Detta kan exempelvis uppskattas från linjär-elastisk spänningsanalys för aktuell problemgeometri. Det finns några begränsningar med en linjär anpassning av den krökta brottenvelopen. En begränsning är att normalspänningen vanligen varierar längs ett sprickplan t.ex. med avståndet från tunneltaket eller med djupet i bergmassan. Det är därför viktigt att

122 Bilaga 6: Uppskattning av mekaniska egenskaper för intakt berg, bergmassa och sprickor B6:17 (21) linjäranpassningen görs för ett noga valt värde på n. I Barton (2014) ifrågasätts också huruvida en linjär brottenvelop någonsin kan beskriva en sprickas skjuvegenskaper, samt att ett sprickplan kan ha kohesion (vilket vanligen erhålls vid en linjär anpassning). I samband med framtagning av sprickornas mekaniska egenskaper bör dessa eventuella begränsningar beaktas. Val av metod för framtagning av sprickornas mekaniska egenskaper bör därför baseras på de unika frågeställningar som är kopplade till gällande dimensioneringssituation. 5 UPPSKATTNING AV HÅLLFASTHET MED INDEXTESTNING, R- OCH S-VÄRDEN Hållfastheten på berg kan bedömas genom att använda ISRM:s indexsystem (Brown, 1981). Berghållfastheten beskrivs av sju olika R-värden, medan jordhållfasthet (och sprickfyllnadsmaterial) klassificeras med hjälp av sex olika S-värden. Dessa bestäms genom att använda kniv och geologhammare enligt Tabell B6:4 och Tabell B6:5. Tabell B6:4 ISRM-index för bestämning av hållfasthet för bergmaterial (översättning från Brown, 1981). Grad Beskrivning Fältobservation Ungefärligt intervall på enaxiell tryckhållfasthet (MPa) R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 Extremt svagt berg Mycket svagt berg Svagt berg Medelstarkt berg Starkt berg Mycket starkt berg Extremt starkt berg Ungefärligt intervall för punktlastindex (MPa) Märks av tumnagel Smulas sönder vid fasta slag med den smala änden av geologhammare; kan skalas med fickkniv Skalas med svårighet av fickkniv, grunda märken görs av fasta slag med den smala änden av geologhammare. Kan inte skrapas eller skalas med fickkniv; bergprov kan spräckas med ett hårt slag med geologhammare Bergprov kräver mer än ett slag med geologhammare för att spräckas Bergprov kräver många slag med geologhammare för att spräckas Bergbitar kan endast flisas med geologhammare > 250 > 10

123 Bilaga 6: Uppskattning av mekaniska egenskaper för intakt berg, bergmassa och sprickor B6:18 (21) Tabell B6:5 ISRM-index för bestämning av hållfasthet för jordmaterial och sprickfyllnadsmaterial (översättning från Brown, 1981). Grad Beskrivning Fältobservation Ungefärligt intervall på enaxiell tryckhållfasthet (MPa) S1 S2 S3 S4 S5 S6 Mycket mjuk lera Mjuk lera Fast lera Styv lera Mycket styv lera Hård lera Trycks lätt in flera cm med näve (hand) Trycks lätt in flera cm med tumme Trycks med måttligt kraft in flera cm med tumme Lätt märkt m.h.a. tumme; intryckning kräver stor ansträngning Ungefärligt intervall för punktlastindex (MPa) < Lätt märkt av tumnagel Märkt med svårighet av tumnagel > BESTÄMNING AV SPRICKORS HÅLLFASTHETSPARAMETRAR VIA TILTTESTER OCH SCHMIDTHAMMARETESTER Dessa anvisningar för tilt- respektive Schmidthammartester baseras på beskrivningar från Brown (1981), Brady & Brown (1985), Barton (1976), Barton & Choubey (1977), Barton & Bandis (1982), Barton m.fl., (1985) och Bandis (1992). Bestämning av sprickors hållfasthetsparametrar (normal- och skjuvstyvhet samt skjuvhållfasthetsegenskaper) kan, som tidigare nämnts, även utföras med hjälp av skjuvtester beskrivet enligt ISRM (1974). Värdet på en sprickytas råhet, Joint Roughness Coefficient (JRC), kan bestämmas utifrån ett tilttest (vid behov används också Schmidthammare). Metoden för tilttest bygger på att ett block med en genomgående spricka lutas i förhållande till horisontalplanet och att lutningen ökas långsamt tills den övre delen av blocket glider längs sprickan. JRC-värdet kan beräknas med hjälp av ekvation B6:21.

124 Bilaga 6: Uppskattning av mekaniska egenskaper för intakt berg, bergmassa och sprickor B6:19 (21) g r JRC JCS log n där g = tiltvinkel (vinkel vid glidning), n = normalspänning (effektiv normalspänning) vid glidning, r = residualfriktionsvinkeln för sprickan, JCS = sprickytans tryckhållfasthet. (B6:21) Bestämningen av JRC via ett tilttest sker lämpligast enligt följande: 1) Lägg upp blocket på en tippbar yta eller på en särskild anordning för tilttester. Kontrollera att sprickans övre och undre yta ligger exakt anpassade till varandra och att sprickytan är i horisontalläge när tilttestet startar. 2) Blocket med det genomgående sprickplanet lutas (långsamt och försiktigt) till dess att det övre blocket glider längs det undre. Den vinkel ( g) mellan horisontalplanet och sprickytan som man får vid glidning mäts och noteras. Det är viktigt att ingen rotation får äga rum vid initialskedet av glidningen, vilket kan ske vid mycket råa sprickytor. Det är därför en fördel om det undre blocket är något större i glidriktningen jämfört med det övre. 3) Normalspänningen kan sedan bestämmas genom vägning av det övre blocket, mätning av sprickytans area och genom korrigering för tiltvinkeln enligt följande: ö n cos g där m A g mö = massa på övre blocket g = tyngdaccelerationen A = area på sprickytan (övre blocket). (B6:22) Alternativt kan normalspänningen beräknas från följande ekvation: 2 n ghö cos g där = bergmassan densitet = tjocklek på övre blocket. hö (B6:23) 4) Bestämning av residualfriktionsvinkeln, r, kan göras med hjälp av empiriska samband från Q-metoden (se Bilaga 5) där parametervärdet Ja motsvarar en residualfriktionsvinkel i Tabell B5:9. En annan empirisk metod för att ta fram residualfriktionsvinkeln är att utgå från värdet på basfriktionsvinkeln. Residualfriktionsvinkeln kan ofta vara lägre än basfriktionsvinkeln beroende på

125 Bilaga 6: Uppskattning av mekaniska egenskaper för intakt berg, bergmassa och sprickor B6:20 (21) vittring och mättnad. Basfriktionsvinkeln, b, bestäms i sin tur från tilttest på färsk sprickyta som preparerats med diamantsågning (och sandblästring). För naturliga sprickytor kan det vara svårt att bestämma den verkliga residualfriktionsvinkeln. En empirisk relation, Ekvation (B6:24), kan användas för att bestämma r utifrån b med hjälp av Schmidthammare enligt: rw r b (B6:24) rd där b = basfriktionsvinkel uppskattad genom tilttest på en torr, färsk och sågad yta rd = Schmidthammarens återstudsvärde på torr, färsk och sågad yta = Schmidthammarens återstudsvärde på våt sprickyta. rw Om basfriktionsvinkeln inte kan bestämmas med tilttester kan den, i undantagsfall, uppskattas från tabellerade värden, se Tabell B6:3. Sprickytans tryckhållfasthet, Joint wall Compressive Strength (JCS), bestäms med Schmidthammare, enligt följande: 1) Schmidthammaren riktas mot den jämna och rena sprickytan och "avfyras". Det återstudsvärde, rs, som erhålls, avläses och noteras. Om Schmidthammartest utförs mot en sprickyta på ett losstaget block är det viktigt att blocket vilar mot ett hårt, stumt underlag. 2) Tester enligt punkt 1 ovan upprepas 10 gånger på samma sprickyta, men inte på exakt samma punkt. Medelvärdet, rm, beräknas på de 5 högsta värdena, och därefter korrigeras värdet beroende på testvinkeln. Detta sker enligt Tabell B6:6 beroende på Schmidthammarens riktning. Interpolation mellan värdena är tillåten i de fall testvinkeln är en annan än de som anges i tabellen. 3) JCS kan beräknas utifrån framtagna relationer mellan återstudsvärde och hållfasthet. Två av dessa redovisas nedan: log JCS gr där g = enhetsvikt på bergmassan, kn/m 3 Rr = korrigerat återstudsvärde. r (B6:25) ln JCS Rr där Rr = korrigerat återstudsvärde. Fler samband av ovanstående typ återfinns i t.ex. Aydin & Basu (2005). (B6:26)

126 Bilaga 6: Uppskattning av mekaniska egenskaper för intakt berg, bergmassa och sprickor B6:21 (21) Tabell B6:6 Korrigeringsfaktor för uppmätt återstudsvärde med avseende på lutning på Schmidthammaren relativt underlaget (Brown, 1981), se Figur B6:6. Återstudsvärde Nedåt Horisontellt Uppåt r S = -90 S = -45 S = 0 S = +45 S = S S Figur B6:6 Definition av lutning ( S) vid utförda Schmidthammartester.

127 Bilaga 7: Ingenjörsgeologisk och bergteknisk prognos B7:1 (9) BILAGA 7: INGENJÖRSGEOLOGISK OCH BERGTEKNISK PROGNOS

128 Bilaga 7: Ingenjörsgeologisk och bergteknisk prognos B7:2 (9) 1 ALLMÄNT En ingenjörsgeologisk prognos utgör produkten av tolkning av de geologiska, hydrogeologiska, strukturgeologiska och bergmekaniska data som samlats in under förundersökningarna och som redovisats i Förundersökningsrapport Berg. Det finns två huvudsyften med den ingenjörsgeologiska prognosen, nämligen att: (1) utgöra ett underlag för projektering av tekniska lösningar och (2) utgöra underlag för anbudsräkning och genomförande under byggskedet. Dessa två syften ställer delvis olika krav på prognosen. Därför kan det vara lämpligt att dela upp prognosbegreppet med hjälp av olika benämningar, till exempel (1) "Ingenjörsgeologisk prognos" och (2) "Bergteknisk prognos", där den ingenjörsgeologiska prognosen utgör en del av underlaget för projektering medan den bergtekniska prognosen utgör underlag för anbudsräkning och genomförande. Den ingenjörsgeologiska prognosen bör innehålla en beskrivning av alla de ingenjörsgeologiska förutsättningar och deras osäkerheter som behövs för att projektera de tekniska lösningarna, till exempel när det gäller bergförstärknings- och tätningsåtgärder. Detta innebär att den ingenjörsgeologiska prognosen delvis innehåller ingenjörsgeologisk detaljinformation som inte är relevant för anbudsräkning och genomförande. Eftersom den ingenjörsgeologiska prognosen redogör för de ingenjörsgeologiska förutsättningarna för projekteringen utgör den en konstruktionshandling som ingår i konstruktionsredovisningen. Detta innebär att den ingenjörsgeologiska prognosen, i normalfallet, inte ingår bygghandling/förfrågningsunderlag. Den bergtekniska prognosen bör endast innehålla en prognos över den ingenjörsgeologiska information som är relevant för anbudsräkning och genomförande. Ur ingenjörsgeologisk synpunkt kan den därför betraktas som en "avskalad" och förenklad/generaliserad version av den ingenjörsgeologiska prognosen. Den stora skillnaden mot den ingenjörsgeologiska prognosen är att den bergtekniska prognosen även innehåller information om prognostiserade tekniska lösningar (till exempel förstärknings- och tätningsåtgärder). Den bergtekniska prognosen utgör en del bygghandlingarna/förfrågningsunderlaget och ingår därmed även i konstruktionsredovisningen. I Figur B7:1 redovisas den ingenjörsgeologiska och bergtekniska prognosen insatta i sitt sammanhang, från utförande av förundersökningar till bygghandlingar/förfrågningsunderlag respektive konstruktionshandling.

129 Bilaga 7: Ingenjörsgeologisk och bergteknisk prognos B7:3 (9) Aktivitet Handling/dokument Förundersökningar Förundersökningsrapport Berg Tolkning Ingenjörsgeologisk prognos (exklusive tekniska lösningar) Projekteringsförutsättningar - Bergkonstruktioner Projektering av tekniska lösningar Bergteknisk prognos (inklusive tekniska lösningar) Konstruktionshandling (Konstruktionsredovisning) Bygghandling/ Förfrågningsunderlag Figur B7:1 Flödesschema som redovisar processen för framtagning av ingenjörsgeologisk och bergteknisk prognos samt deras koppling till bygghandling/förfrågningsunderlag respektive konstruktionshandling. 2 METODIK 2.1 Tolkning Första steget i en ingenjörsgeologisk prognos är att bilda sig en uppfattning om de ingenjörsgeologiska förhållandena i stor skala. Detta arbete omfattar ofta studier av regionala geologiska kartor, studier av topografiska avvikelser och lineament, samt översiktliga studier av förekommande bergarter och svaghetszoner från insamlade data (till exempel från hällkarteringar och kärnkarteringar). Detta första steg syftar till att bestämma vilka olika bergartsled och större svaghetszoner som kan förekomma. Därefter studeras informationskällorna i detalj, i syfte att få en mer detaljerad bild av geologin och att identifiera förändringar i bergmassans karaktär. Målet är att dela in berget i volymer med likartade ingenjörsgeologiska förhållanden. Detta innebär bland annat att tolkningen bör göras med hjälp av ett tredimensionellt tänkesätt. I projekt med komplexa geometrier är det lämpligt att använda datorprogram med möjligheten att analysera ingenjörsgeologisk data i 3D.

130 Bilaga 7: Ingenjörsgeologisk och bergteknisk prognos B7:4 (9) Analys av strukturgeologin utgör en viktig del i tolkningen av förekommande sprickgrupper och deras karaktär. Analysen kan göras med hjälp av sfäriska analysmetoder (stereografisk projektion). Vid utförande av strukturgeologisk analys är det lämpligt att först studera polpunktsdiagram för enskilda informationskällor (kärnborrhål, befintliga tunnlar, skärningar, hällar med mera) och därefter slå ihop informationskällor med liknande strukturgeologisk orientering och karaktär. I vissa fall kan en och samma informationskälla (till exempel ett kärnborrhål) passera en eller flera domängränser. Då kan det i samband med analysen vara nödvändigt att dela upp data från informationskällan mellan två eller flera domäner. Vid utförande av strukturgeologisk analys är det viktigt att beakta hur informationskällorna (kärnborrhål, bergskärningar med mera) är orienterade i förhållande till varandra. Om det exempelvis finns observationer tagna längs tre mer eller mindre ortogonala riktningar/orienteringar får man en datapopulation med sprickor där alla förekommande orienteringar med stor sannolikhet är representerade med ungefär lika stor vikt. Om data däremot har samlats in från ensartade riktningar/orienteringar finns det risk för att vissa sprickorienteringar blir underrepresenterade jämfört med andra. I dessa fall kan en korrigering behövas för att få fram representativa fördelningar av förekommande orienteringar för olika sprickgrupper. Ett sätt att göra denna korrigering är att använda så kallad "Terzagikorrigering" (Terzagi, 1965). 2.2 Indelning i domäner Den ingenjörsgeologiska tolkningen resulterar i en indelning av bergmassan i domäner med likartad karaktär med avseende på domäntyper som bedöms vara relevanta för den aktuella bergkonstruktionen. Exempel på domäntyper som kan vara lämpliga att redovisa i såväl den ingenjörsgeologiska prognosen som i den bergtekniska prognosen är: bergartsdomäner, bergkvalitetsdomäner, strukturgeologiska domäner (avser antal sprickgrupper, sprickgruppers orienteringar och egenskaper), hydrogeologiska domäner (avser bergmassans vattengenomsläpplighet, till exempel hydraulisk konduktivitet). Antalet domäner för en viss domäntyp (till exempel bergkvalitetsdomäner) beror delvis på bergmassans karaktär och delvis på komplexiteten hos bergkonstruktionen. Exempelvis kan en mer detaljerad domänindelning behöva göras för en komplicerad urban underjordisk station jämfört med en enkelspårstunnel med få bergtekniska utmaningar på landsbygden. Domäner bör generellt utgöras av 3D-volymer för vilka gränserna endast styrs av bergmassans fysiska egenskaper, det vill säga att domänindelningen inte bör påverkas av tunnlarnas geometri eller av administrativa gränser, till exempel entreprenadindelning.

131 Bilaga 7: Ingenjörsgeologisk och bergteknisk prognos B7:5 (9) Indelning i domäner med avseende på bergkvalitet kan göras med hjälp av något av de rekommenderade systemen för karakterisering av bergkvalitet (QBas, RMRBas, GSI) eller med de fulla indexvärdena (Q, RMR), eller med något annat lämpligt system. Ett exempel på domänindelning med avseende på bergkvalitet (i detta fall RMRBas) redovisas i Figur B7:2. Figur B7:2 Indelning av berget i 3D-volymer med avseende på bergkvalitet. 3 REDOVISNING AV INGENJÖRSGEOLOGISK OCH BERGTEKNISK PROGNOS Baserat på utförda förundersökningar och annan insamlad information tolkas och redovisas de ingenjörsgeologiska förhållandena i "Ingenjörsgeologisk prognos". Kraven på redovisningen framgår av Trafikverkets tekniska krav Tunnel. Prognosen utgörs normalt av ett textdokument med tillhörande ritningar. Huvudsyftet med den ingenjörsgeologiska prognosen är att redovisa de ingenjörsgeologiska förutsättningarna som underlag för projektering av tekniska lösningar (till exempel nödvändiga förstärknings- och tätningsåtgärder samt drivningstekniska åtgärder i form av exempelvis restriktioner). Därför omfattar den ingenjörsgeologiska prognosen även detaljinformation såsom materialegenskaper för berget (till exempel intakt berg, bergmassa och sprickor) och initialspänningar (primärspänningar), vilken oftast

132 Bilaga 7: Ingenjörsgeologisk och bergteknisk prognos B7:6 (9) redovisas i textdokumentet. Den ingenjörsgeologiska prognosen utgör tillsammans med de projekterade åtgärderna sedan underlaget för den bergtekniska prognosen. På de ingenjörsgeologiska ritningarna är det vanligt att de ingenjörsgeologiska förhållandena redovisas i plan och profil längs den planerade tunneln, i form av domäner med prognostiserade bergkvaliteter, där de geografiska gränserna mellan de olika bergkvalitetsklasserna framgår. Det finns dock sällan tillräckligt underlag för att bestämma gränserna mellan olika bergkvalitetsklasser med god precision. Ett annat sätt att redovisa den prognostiserade bergkvaliteten inom en bergkvalitetsdomän är att presentera den statistiska fördelningen av bergkvaliteten inom en domän. Varje bergkvalitetsdomän skiljer sig då från sina "grannar" genom sin unika statistiska fördelning av bergkvaliteten. Detta redovisningssätt kan tillämpas även för bergartsdomäner, strukturgeologiska domäner och hydrogeologiska domäner. Som ett alternativ till de ingenjörsgeologiska prognosritningarna kan visualiseringen av de ingenjörsgeologiska förutsättningarna redovisas i en tredimensionell datorbaserad modell. I Figur B7:3 och Figur B7:4 visas exempel på traditionell redovisning med prognostiserade bergkvalitetsklasser (i detta fall benämnda "bergtyper") på ritning (längdprofil) respektive statistisk redovisning av bergkvalitet inom en bergkvalitetsdomän i en tredimensionell datormodell. Lägg märke till att de geografiska gränserna mellan olika bergkvaliteter inte redovisas i Figur B7:3. Den bergtekniska prognosen bör, liksom den ingenjörsgeologiska prognosen, bestå av en textdel med tillhörande ritningar eller datorbaserad modell. Såväl textdelen som ritningarna bör fokusera på att sammanfatta de ingenjörsgeologiska förutsättningarna på en detaljeringsnivå som är relevant för anbudsräkningen och entreprenadarbetena. Detta innebär normalt att en del av detaljinformationen från den ingenjörsgeologiska prognosen kan uteslutas. Ritningarna bör dock alltid innehålla prognos över sådan ingenjörsgeologisk information som är av betydelse för utförandet, till exempel bergkvalitet. En prognos över projekterade tekniska lösningar ska också framgå av ritningarna eller datormodellen, antingen genom att man anger prognostiserade förstärkningsklasser/injekteringsklasser, eller genom hänvisning till ritningar/modeller som redovisar specifika tekniska lösningar för bergförstärknings- och tätningsåtgärder. I textdokumentet kan exempelvis sammanställningar av förstärknings- och injekteringsklasser redovisas för olika spännviddsklasser/tunneltyper och för olika bergkvalitetsförhållanden. Textdelen kan redovisas antingen i den tekniska beskrivningen, eller i form av ett separat dokument till vilket den tekniska beskrivningen hänvisar. Textdelen och ritningarna/modellen ska komplettera varandra på ett sådant sätt att de tillsammans tydliggör och underlättar såväl anbudsräkning som genomförandet i byggskedet. I Figur B7:5 redovisas ett exempel på en bergteknisk prognosritning.

133 Bilaga 7: Ingenjörsgeologisk och bergteknisk prognos B7:7 (9) Figur B7:3 Exempel på traditionell redovisning av ingenjörsgeologisk prognos (profil) på ritning. Exemplet utgör ett utdrag från en ritning och är hämtat från projekt Citybanan i Stockholm. Lägg märke till att såväl karakteriseringsvärden som korrigeringar och fulla index-värden redovisas för Q- och RMR-systemen.

134 Bilaga 7: Ingenjörsgeologisk och bergteknisk prognos B7:8 (9) Figur B7:4 Exempel på redovisning av ingenjörsgeologisk prognos i tredimensionell datormodell. Exemplet utgör en utskrift från den s.k. "SAM-modellen" i projekt Västlänken i Göteborg. Exemplet visar två bergkvalitetsdomäner(bkd 4 och BKD 5) och prognostiserad statistisk fördelning av bergkvalitet (uttryckt i RMRBas) inom BKD 5.

135 Bilaga 7: Ingenjörsgeologisk och bergteknisk prognos B7:9 (9) Figur B7:5 Exempel på redovisning av bergteknisk prognos på ritning. Exemplet utgör ett utdrag från en ritning och är hämtat från projekt Citybanan i Stockholm (plan och längdprofil). Lägg märke till att den ingenjörsgeologiska detaljinformationen saknas och att förstärknings- respektive injekteringsåtgärder är angivna i tabellen under profilen. De olika färgerna längs tunneln representerar olika bergkvalitetsintervall uttryckt i RMR.

136 Bilaga 8: Brottmekanismer och brottformer B8:1 (5) BILAGA 8: BROTTMEKANISMER OCH BROTTFORMER

137 Bilaga 8: Brottmekanismer och brottformer B8:2 (5) 1 ALLMÄNT En förståelse av de brottmekanismer som kan uppkomma utgör grunden för dimensionering av det bärande huvudsystemet. Definitionsmässigt kan man skilja på brottformer och brottmekanismer. En brottform är en beskrivning av utseende på ett brott eller en skada i berget. En brottmekanism kan definieras som en beskrivning av den fysiska process som sker i ett material när belastningen ökar och så småningom leder till brott (hållfasthetsöverskridande), se exempelvis Fredriksson (1991). En brottmekanism kan i sig ge upphov till en eller flera brottformer, som uppträder samtidigt eller efter varandra. Några av de vanligaste brottmekanismerna i en bergmassa, baserat på bland annat Fredriksson (1991) och Nordlund m.fl. (1998) beskrivs i denna bilaga. Här beskrivs också kortfattat de styrande faktorerna för uppkomsten av respektive mekanism. Följande brottmekanismer och brottformer presenteras: Brottmekanism (tillika brottformer): dragbrott spjälkbrott skjuvbrott stukning Brottform: smällberg böjbrott/böjknäckning av skivor bärighetsbrott blockutfall/glidning längs diskontinuiteter uppluckring av berg svällning nedbrytning krypning Beskrivningen har hållits allmän, men med viss inriktning mot ytligt belägna tunnlar och är inte heltäckande. För många dimensioneringssituationer, exempelvis komplex geometri, varierande geologiska förhållanden samt svagt och vittrat berg, kan mer komplexa och sammansatta brottmekanismer förekomma vilket måste beaktas vid dimensionering. Projektspecifika förutsättningar, exempelvis risk för skador på närliggande byggnader, anläggningar och installationer, måste också beaktas.

138 Bilaga 8: Brottmekanismer och brottformer B8:3 (5) 2 BESKRIVNING AV PRINCIPIELLA BROTTMEKANISMER OCH BROTTFORMER Det finns fyra principiella brottmekanismer (tillika brottformer) och vilken mekanism som uppstår beror på spänningstillståndet. De fyra mekanismerna är dragbrott, spjälkbrott, skjuvbrott och stukning. 2.1 Dragbrott Dragbrott uppkommer när dragspänningar verkar på bergmassan i en eller flera riktningar. Brottet föregås av att mikrosprickor bildas. Mikrosprickorna förenas via brott i bergbryggor till en genomgående brottyta. Denna typ av brott ger en rå brottyta. Dragbrott uppkommer vanligen i väggar i större/högre bergrum (i de fall då största primärspänningen är horisontell). 2.2 Spjälkbrott Spjälkning uppkommer vid enaxlig tryckbelastning och innebär att tunna skivor spricker upp i en riktning parallellt med största huvudspänningsriktningen. Denna brottmekanism är vanlig i hårt, homogent berg som utsätts för höga spänningar. Spjälkning uppkommer närmast tunnelns rand, vanligen i taket i de fall då största primärspänningen är horisontell. Spjälkbrott kan propagera inåt i bergmassan och även leda till utknäckning av de avspjälkade skivorna. Detta kan betraktas som en sammansatt brottmekanism. Omfattande spjälkbrott uppkommer främst då spänningarna är höga, och är därför mindre vanligt för ytligt belägna tunnlar. 2.3 Skjuvbrott Vid triaxiell belastning sker vanligen skjuvbrott. Brottet startar med aktivering av befintliga defekter i berget och uppkomst av dragsprickor parallellt med största huvudspänningen, alltså på ett liknande sätt som vid spjälkbrott. Större uppspjälkning hindras dock av de andra två verkande spänningarna. I stället bildas så kallade skjuvband, det vill säga områden där skjuvrörelser sker. Tryckbrott eller krossning är vanliga benämningar på de former av brott som vanligen har sin grund i ett skjuvbrott i materialet. 2.4 Stukning Stukning uppkommer när det tredimensionella spänningsfältet närmar sig ett hydrostatiskt tillstånd och om berget innehåller porer. Brott sker genom att materialets porer kollapsar under hög belastning. Brottmekanismen är ovanlig i berg och behöver sällan beaktas vid praktisk dimensionering.

139 Bilaga 8: Brottmekanismer och brottformer B8:4 (5) 3 BESKRIVNING AV ÖVRIGA BROTTFORMER Övriga brottformer enligt ovan beskrivs i det följande. Dessa är orsakade av en eller flera av de principiella brottmekanismerna men yttrar sig annorlunda beroende på specifika förutsättningar. 3.1 Smällberg Smällberg är inte en principiell brottmekanism enligt definitionen ovan. Smällberg kan i stället definieras som en brytnings- eller drivningsinducerad seismisk händelse som orsakar skada på hålrum i berget. En seismisk händelse är den plötsliga frigörelsen av potentiell eller lagrad energi i berget (Larsson, 2005). Termen smällberg används dock vanligen i ett mycket vidare perspektiv som ett samlingsbegrepp för brott som sker plötsligt och explosionsartat. Denna typ av brott börjar vanligen med spjälkbrott, men brottförloppet är snabbt och leder ofta till större skador på tunnlar/bergrum. Fenomenet är vanligast på större djup, där de primära bergspänningarna är höga men kan även uppkomma för ytliga tunnlar vid höga initialspänningar. Seismiska händelser som ger smällberg kan också uppkomma som följd av skjuvbrott längs en geologisk struktur (engelska "fault slip"), vilket principiellt är samma mekanism som hos jordskalv. 3.2 Böjbrott och böjknäckning av skivor I exempelvis skiktat berg kan nedböjning med tillhörande böjbrott uppkomma. Brott i en utböjande skiva kan ske som drag-, tryck- eller skjuvbrott. Avgörande för typen av brott och dess utveckling är förhållandet mellan skivans höjd och dess fria längd samt upplagens respons vid en lastökning. Om en bergskiva som utsätts för böjning även belastas i sin längdriktning (axiellt) övergår böjningen till knäckning. Brottet i den utknäckande skivan kan ske som drag-, tryck- eller skjuvbrott på samma sätt som vid ren utböjning. 3.3 Bärighetsbrott En särskild typ av sammansatta brottmekanismer är olika former av bärighetsbrott. Dessa karaktäriseras av att bärigheten i upplaget under exempelvis en bergpelare eller sulan i en tunnel överskrids. Brottmekanismerna har sin motsvarighet inom jordmekaniken; jämför med bärighetsbrott under fundament och bottenupptryckning i schakt. Denna typ av brott är vanligast i mjuka, svaga bergmaterial som utsätts för hög belastning. 3.4 Blockutfall och/eller glidning längs diskontinuiteter I en sprickig bergmassa runt en ytligt belägen tunnel är blockutfall den kanske vanligaste brottformen. Brott sker i form av att block, skapade av befintliga diskontinuiteter i bergmassan, faller ut under inverkan av gravitation och/eller verkande laster. Blockutfall kan ske om: (i) block kan bildas (minst tre sprickplan samt en fri yta krävs), (ii) block har kinematiska möjligheter att röra sig, samt (iii) belastnings-

140 Bilaga 8: Brottmekanismer och brottformer B8:5 (5) förhållanden är sådana att blockutfall kan ske. I de fallen avlastade zoner uppkommer runt tunneln är risken för blockutfall större. I de fall spänningarna runt ett hålrum är höga kan blockutfall förhindras eftersom inspänningen på glidytorna/sprickorna blir hög och därmed låser blocket. I vissa fall kan dock höga laterala spänningar också fungera som pådrivande krafter på bildade block. 3.5 Uppluckring av berg Uppluckring av bergmassan är en progressiv brottsmekanism där fortlöpande utfall av bergblock närmast bergkonstruktionens kontur resulterar i en försvagning av det naturliga valv som kan bildas i bergmassan (innan förstärkningen installeras). Brottet uppstår allt längre ut från randen av bergkonstruktionen ju mer uppluckring av bergmassan som tillåts ske. Uppluckring förekommer generellt i svaga uppspruckna bergmassor med liten inspänning som resulterar i en kort "stand up time". 3.6 Svällning Svällning är en mekanism som kan uppkomma när bergmassan innehåller mineraler som uppvisar en volymökning i kontakt med vatten. Den vanligaste typen av svällande mineral är montmorillonit (lermineral), som oftast förekommer i omvandlade bergmassor och svaghetszoner. Det finns flera faktorer förutom själva förekomsten av svällande mineraler som påverkar huruvida risk för brott på grund av svällning föreligger. Dessa faktorer kan vara geometrin på svaghetszoner, tillgång till vatten samt erosion och utspolning av material (Draganović och Johansson, 2010). 3.7 Nedbrytning Nedbrytning (engelska "slaking") är en process där bergmaterial bryts ned över en längre period på grund av varierande tillförsel av vatten, dvs. cykler av uttorkning och vattenmättnad. Denna typ av nedbrytning är vanligast för bergarter där en stor andel av mineralsammansättningen består av lermineraler med potential för volymändring i samband med uttorkning/vattenmättnad, till exempel lerstenar. Nedbrytning av leromvandlade kristallina bergarter kan också förekomma. 3.8 Krypning Krypning är en överbelastning av bergmassans hållfasthet som ger en plasticering av densamma och uppstår då hållfasthets- och deformationsegenskaperna är tidsberoende. Vid krypning pressas tak, väggar, sula eller tunnelfronter in i bergutrymmet utan successiv uppbläddring av bergmassan och kan uppkomma i t.ex. lerskiffrar och tuffer.

141 Bilaga 9: Analys med empiriska metoder B9:1 (8) BILAGA 9: ANALYS MED EMPIRISKA METODER

142 Bilaga 9: Analys med empiriska metoder B9:2 (8) 1 ALLMÄNT Empirisk design bygger på bl.a. erfarenhetsmässiga tolkningar av behovet av förstärkning. Denna designmetod bör därför vara kopplad till något system av bergkaraktärisering och/eller -klassificering eftersom dessa system oftast är uppbyggda på flertalet dokumenterade projekt. Av de tre metoder som rekommenderats för karaktärisering och klassificering i detta dokument är det endast Q-systemet där en direkt koppling till förstärkningsbehov framtagits. Q-systemet innehåller ett förstärkningsdiagram som är utvecklat empiriskt utifrån ett stort antal (över 1000) praktikfall. Diagrammet bygger på resultaten av Q-klassificering och utförd permanent förstärkning i dessa praktikfall (NGI, 2005; Løset, 1996). Det bör dock nämnas att Q- systemet, liksom de flesta empiriska metoder, har begränsningar. En begränsning är att bergkvaliteten i de praktikfall som Q-systemet bygger på endast utgör en del av hela skalan av systemets förstärkningsdiagram. Detta påverkar främst val av bergförstärkning för sämre bergkvaliteter. Mer detaljerade beskrivningar av Q-metodens begränsningar ges bl.a. i Palmström & Broch (2006) och Palmström & Stille (2014). 2 BESKRIVNING AV Q-SYSTEMET FÖR EMPIRISK DESIGN Förstärkningsbehovet bedöms utifrån resultaten av karaktärisering med Q-systemet och med hjälp av Q-förstärkningsdiagrammet, se Figur B9:1 med förstärkningskategorierna beskrivna i Tabell B9:1 och Tabell B9:2. Diagrammet är uppbyggt på att Q-värdena och den s.k. ekvivalenta dimensionen bestäms. Ekvivalenta dimensionen (De), enligt Ekvation (B9:1), är förhållandet mellan bergrummets/ tunnelns spännvidd (rum/tunnelbredd, diameter eller vägghöjd) och kvantiteten "Förstärkningsindex för bergrum/tunnel", ESR, dvs.: Spännvidd D e ESR (B9:1) Fortsättningsvis benämns "Förstärkningsindex för bergrum/tunnel" ESR i text och diagram (eng. "Excavation Support Ratio" = ESR). ESR är relaterad till tillåten instabilitet och användningsområdet för bergrummet/tunneln, se Tabell B9:3. Det bör noteras att förstärkningskategorierna som beskrivs med hjälp av Figur B9:1, Tabell B9:1 och Tabell B9:2 inte motsvarar förstärkningsklasser utan avses vara en anvisning av omfattning av bergförstärkning med avseende på bultavstånd och sprutbetongtjocklek för olika intervall av bergkvalitet (intervall av Q-värde).

143 Bilaga 9: Analys med empiriska metoder B9:3 (8) Figur B9:1 Förstärkningsdiagram ur Q-systemet (från NGI, 2013). Tabell B9:1 Förstärkningskategorier angivna i Q-förstärkningsdiagrammet i Figur B9:1 (översatt från NGI, 2013). 1 Oförstärkt eller selektiv bultning Förstärkningskategori 2 Selektiv bultning Sb 3 Systematisk bultning samt fiberförstärkt sprutbetong, 5-6 cm B +Sfr 4 Fiberförstärkt sprutbetong samt systematisk bultning, 6-9 cm Sfr (E500)+ B 5 Fiberförstärkt sprutbetong samt systematisk bultning, 9-12 cm Sfr (E700)+ B 6 Fiberförstärkt sprutbetong samt systematisk bultning, cm + förstärkningsbågar av bult och sprutbetong 7 Fiberförstärkt sprutbetong samt systematisk bultning, > 15 cm + förstärkningsbågar av bult och sprutbetong 8 Platsgjutna betongkonstruktioner (eng. lining) eller Fiberförstärkt sprutbetong samt systematisk bultning, > 15 cm + förstärkningsbågar av bult och sprutbetong 9 Platsspecifik lösning Sfr (E700)+ RRSI + B Sfr (E700)+ RRSII + B CCA eller Sfr (E700)+ RRSII + B

144 Bilaga 9: Analys med empiriska metoder B9:4 (8) Tabell B9:2 Förklaringar av förkortningar angivna i Q-förstärkningsdiagrammet i Figur B9:1 (översatt från NGI, 2013). Bultavstånd är baserat på bultdiameter = 20 mm E = Energiupptagning i fiberförstärkt sprutbetong ESR = Förstärkningsindex för bergrum/tunnel Förklaringar förstärkningsdiagram Områden med streckade linjer har ingen empirisk data RRS = avstånd relaterade till Q-värde RRSI = Si30/6, Ø16-20 (spännvidd 10 m), D40/6 + 2Ø16-20 (spännvidd 20 m) RRSII = Si35/6, Ø16-20 (spännvidd 5 m), D45/6 + 2Ø16-20 (spännvidd 10 m), D55/6 + 4Ø20 (spännvidd 20 m) RRSIII = D40/6, 4Ø16-20 (spännvidd 5 m), D55/6 + 4Ø20 (spännvidd 10 m), D70/6 + 6Ø20 (spännvidd 20 m) Si30/6 = Enkellager av 6 armeringsjärn, 30 cm sprutbetong D = dubbla lager av armeringsjärn Ø16 = armeringsjärn med diameter 16 mm c/c = RSS avstånd, centrum-centrum Tabell B9:3 Förstärkningsindex för bergrum/tunnel", ESR (eng. "Excavation Support Ratio") (Løset, 1996). Kategori Beskrivning ESR A Temporära brytningsrum i gruva. Ca 3-5 B C D E F Vertikala schakt: a) cirkulära, b) rektangulära. Permanenta bergrum gruva, vattentunnlar (vattenkraftstationstunnlar, exkluderat tryckschakt) pilottunnlar för tunnel eller större kommande bergrum. Lagerrum, vattenreningsverk, mindre väg- och järnvägstunnlar, svallschakt/svallutrymme, tillfartstunnlar Kraftstationer (hall), större väg- och järnvägstunnlar, skyddsrum, portaler, tunnelkorsningar. Underjordiska kärnkraftstationer, järnvägsstationer, offentliga utrymmen (sporthallar etc.), fabriker. Ca 2.5 Ca 2 G Viktiga anläggningar med lång funktionstid, tunnlar för gasrörledningar

145 Bilaga 9: Analys med empiriska metoder B9:5 (8) Enligt beskrivningen av Q-systemet av Barton, Lien och Lunde (1974), samt beskrivningar för användandet av Q-systemet för förstärkning (Løset, 1996) är det skillnad på förstärkningsbehovet för tak och vägg för samma Q-värde över ett tvärsnitt av rummet eller tunneln. När Q-värdet används för bedömning av förstärkning av väggar skall vägghöjden användas som ett mått på spännvidden vid bestämning av De. Vid bestämning av väggförstärkning multipliceras också det verkliga Q-värdet vid aktuell sektion med en faktor som beror av bergkvaliteten, Tabell B9:4. Tabell B9:4 Dimensionerande Q-värde för väggförstärkning (Barton, Lien och Lunde, 1974; Løset, 1996). Bergkvalitet, Q-värde Q >10 Dimensionerande Q-värde för väggförstärkning = 5xQ 0.1 < Q > 10 = 2.5xQ Q < 0.1 = 1xQ För svaghetszoner mindre än 0.2 m påverkar detta inte förstärkningsbehovet för den valda sektionens bergmassa. Svaghetszoner bredare än 2 m bör klassas som egen sektion av tunneln med eget Q-värde och därmed egen typ av förstärkning. Smalare (mindre) svaghetszoner dvs. zoner med en bredd av meter bör förankras ca 1 m i angränsande (bättre) bergmassa enligt Barton, Lien och Lunde (1974) samt Løset (1996). Exempelvis skulle en 1 m bred svaghetszon ge ett 3 m brett fält med förhöjd förstärkning i jämförelse med angränsande bergmassa. Förstärkningen av detta fält skulle dimensioneras av ett "Q-medelvärde", Qm, som bestäms av (i) Q-värdet, Qsb, för den angränsande (bättre) bergmassan och (ii) Q-värdet, Qso, för den smalare, begränsade svaghetszonen med bredden bso (meter i tunnelns längdaxel) enligt: LogQm = bso logqso + logqsb bso + 1 (B9:2) Ur förstärkningsdiagrammet erhålls förstärkningsrekommendationer i form av bultavstånd (selektiv eller systematisk bultning), sprutbetong (tjocklek och eventuell fiberförstärkt), förstärkningsbågar (i form av sprutbetong/tät bultning) och platsgjutna betongkonstruktioner (betongväggar/tak/sula, eng. lining). I diagrammet finns två "skalor" för bultavstånd. Den övre används då sprutbetong ingår i förstärkningen och den undre då ingen sprutbetong ingår. I diagrammet visas också olika förstärkningskategorier (numrerade 1 t.o.m. 9). Kategorierna är beskrivna i Tabell B9:1 och Tabell B9:2. Vilka bulttyper eller diametrar som avses i Tabell B9:1 och Tabell B9:2 anges inte i referenserna för de senaste reviderade upplagorna av förstärkningsdiagrammet (Figur B9:1). Därför rekommenderas att projektören kontrollerar vilken typ av bultförstärkning (bulttyp, diameter, etc.) som är lämpligast för varje enskilt dimensioneringsfall.

146 Bilaga 9: Analys med empiriska metoder B9:6 (8) 3 RIKTLINJER FÖR ANVÄNDANDE AV Q-SYSTEMET FÖR EMPIRISK DESIGN Följande metodik föreslås vid användandet av resultaten från bergklassificering med Q- systemet: 1) Bestäm Q-värde (typ-, min- och maxvärde) från klassificering enligt Bilaga 5. 2) Uppskatta spännvidd på rummet/tunneln (max-min). 3) Välj ESR-värdet för anläggningen utifrån den verksamhet som kommer att gälla för rummet/tunneln se Tabell B9:3, samt beräkna De. 4) Läs av i diagrammet, utifrån skärningspunkterna av linjerna i diagrammet, vilken/vilka förstärkningskategorier som är lämpligast. a. Interpolation mellan gränserna för sprutbetong är tillåten (Løset, 1996). b. Notera att bultavstånden är avsedd att vara ett uttryck för bultmängd snarare än en exakt angivelse för bultavstånd och att exakt bultplacering bör beslutas på plats (Løset, 1996). 5) Lämplig bultlängd baseras på spännvidden av bergrummet/tunneln. För att få fram lämplig bultlängd används ESR = 1 för bestämning av De. a. En horisontell linje dras från det erhållna värdet av De över till axeln för bultlängd där detta ger lämplig bultlängd. Gällande val av bultlängd bör följande noteras vid användandet av Q-systemet, speciellt då spännvidden eller höjden på rummet överstiger 5-10 m och däröver: Långa bultlängder (>5 m) erhålls ur Q-systemets förstärkningsdiagram då spann/höjd överstiger 20 m. Förstärkningseffekten kan inte anpassas till behoven genom att godtyckligt öka bultavståndet (S) med ökad bultlängd (Lb). Tumregeln S 0. 5 bör alltid gälla. Vid bultlängder över 3-4 m förväntas de praktiska problemen med bulthantering och bultsättning öka snabbt. Detta beror både på själva bultens tyngd och längd men också på att vid långa (> 3-4 m) borrhål, ökar risken för förskjutningar längs sprickplan. Dessutom ökar risken för löst material i borrhålsväggen som försvårar bultsättningen, jämfört med kortare borrhål. Vid långa bultar ökar möjligheten till ökat bultavstånd ( S 0. 5 ) men detta innebär att också att volymen berg som inte ingår i den tryckta zon som skapar den bärande bågen i bergmassan ökar. Denna volym belastar sprutbetong eller kan falla ut mellan bultarna, se också Bilaga 11 angående analytiska metoder och valvbildande bultning. L b L b

147 Bilaga 9: Analys med empiriska metoder B9:7 (8) Av samma anledning som ovan ökar också risken för utfall av enstaka block som eventuellt inte noterats eller som förväntas bli låsta/upphängda vid systematisk bultning. Som ett exempel kan nämnas ett av världens största bergrum, Gjövikshallen, med en takspännvidd på drygt 60 m, enligt Q-metodens förstärkningsdiagram borde förstärkas med ca 14 m långa bultar. Den permanenta förstärkningen i Gjövikshallen är dock utförd i ett mönster med varannan bult och varannan kabel där bultarna är 6 m långa, fullt betongingjutna kamjärnsbultar och kablarna är 12 m långa, av modell dubbelkardel. Avståndet mellan bult och kabel är 2.5 m och följaktligen 5 m mellan respektive bult/kabel. Väggarna i hallen är 24 m höga och skulle enligt Q-metodens förstärkningsdiagram förstärkas med ca 6 m långa bultar. Den permanenta förstärkningen består av 3 m långa, fullt betongingjutna kamjärnsbultar och 10 m långa kablar, av modell enkelkardel (lägre draghållfasthet). Det bör tilläggas att sprutbetong också ingår i förstärkningen av tak och väggar. 4 EXEMPEL PÅ ANVÄNDANDE FÖR DESIGN AV FÖRSTÄRKNING Nedan visas ett räkneexempel på hur förstärkningsdiagrammet kan användas för dimensionering av förstärkning. Indata Räkneexempel (exempelvis en järnvägstunnel): Parameter Min-värde Max-värde Typvärde Q Spännvidd ESR 1.0 Spännvidd och ESR ger De, min och De, max, se diagram i Figur B9:2 där även angivna Q- värden (typ-, min- och maxvärde) markerats. Typvärdet presenteras av punkt A, minvärdet av punkt B och maxvärdet av punkt C i Figur B9:2. I figuren kan det utläsas hur typ-, min- och maxvärdena hamnar i olika förstärkningskategorier (3-5). Med hjälp av dessa skulle följande förstärkningsbehov kunna uppskattas till: A) Kategori 4 (systematisk bultning c/c = 1.8 m, fiberförstärkt sprutbetong ca 7 cm), förstärkning för bergmassa motsvarande typvärde för Q. B) Kategori 5 (systematisk bultning c/c = 1.5 m, fiberförstärkt sprutbetong ca 10 cm), förstärkning för bergmassa motsvarande min-värde för Q. C) Kategori 3 (systematisk bultning c/c = 2.1 m, fiberförstärkt sprutbetong ca 5 cm), förstärkning för bergmassa motsvarande max-värde för Q. Bultlängd bedöms enligt diagrammet vara vid De, min = 2.5 m och vid De, max = 2.8 m.

148 Bilaga 9: Analys med empiriska metoder B9:8 (8) De,max De,min B A C Max bultlängd Min bultlängd Qmin Qtyp Qmax Figur B9:2 Exempel på tillämpning av Q-systemet för bestämning av förstärkning.

149 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:1 (51) BILAGA 10: ANALYS MED ANALYTISKA METODER

150 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:2 (51) 1 INLEDNING Det finns ett flertal analytiska metoder som har utvecklats för att studera bergmekaniska problem och dimensionera olika typer av bergförstärkning. Dessa metoder har utvecklats för olika ändamål och i denna bilaga presenteras ett antal metoder som har tillämpats för projektering av bergkonstruktioner i Sverige. I kapitel 2 beskrivs ett antal övergripande teorier och analysmetoder. Detta innefattar bland annat de metoder som bygger på att ett tryckvalv bildas i bergmassan ovanför tunneln, t.ex. Voussoir balk- och Valv-teorin. Övriga metoder i kapitel 2 kan användas för att beräkna, exempelvis, vid vilken deformation som bergförstärkning bör installeras eller spänningsfördelningen runt en tunnel för enkla tvärsnittsgeometrier. I kapitel 3 beskrivs allmänt hur Eurokod och användandet av s.k. partialkoefficientmetoden bör tillämpas vid analytisk dimensionering. Analytiska metoder för dimensionering av bergbultar som bergförstärkning beskrivs i kapitel 4. De olika metoderna är framtagna för olika belastningsfall där val av belastningsfall och därmed metoder bör utgå från en analys av belastning, ingenjörsgeologiska förhållanden och möjliga brottmekanismer, dvs. vilken dimensioneringssituation som är aktuell. Om flera olika belastningsfall kontrolleras blir det belastningsfall som ger längsta bultlängden och kortaste bultavstånden det dimensionerande fallet. I kapitel 5 beskrivs analytisk dimensionering av sprutbetong. Dessa analyser görs huvudsakligen för utfall av berg mellan installerade bergbultar, eller för block separerade av sprickor i bergmassan, samt för stansning av bultbricka. Analyserna förutsätter att någon form av bultförstärkning utförs i samband med användandet av sprutbetong. Dimensionering av sprutbetong bör ske med avseende på om bergytan kan antas ha: 1. god vidhäftning mellan berg och sprutbetong, eller 2. dålig vidhäftning mellan berg och sprutbetong. Bergförstärkning i form av så kallad förbultning (spiling) med eller utan stödjande bågar, vid liten bergtäckning eller i dåligt berg och krosszoner specifikt beskrivs i kapitel 6. Beskrivningen omfattar generellt sett hur förstärkningen bör dimensioneras i situationer med exempelvis lite bergtäckning. Det bör poängteras att spiling normalt utgör en temporär förstärkning som inte tillgodoräknas som permanent förstärkning.

151 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:3 (51) 2 ÖVERGRIPANDE TEORIER OCH ANALYSMETODER 2.1 Inledning Det finns ett antal analytiska metoder som bygger på att ett tryckvalv bildas i bergmassan ovanför tunneln. Nedan beskrivs kortfattat principerna för Voussoirbalkteorin och Valvteorin. Om någon av dessa metoder används i dimensioneringsprocessen bör de referenser som anges i detta kapitel konsulteras i mer detalj. Vidare beskrivs GRC-metoden vilken kan användas för att beräkna storlek på deformation och last och vid vilken deformation förstärkning bör installeras eller vilken styvhet bergförstärkningen bör ha. Metoden kan dock inte nyttjas för att ta fram bultavstånd, bultlängder eller erforderlig sprutbetongtjocklek. Även analytisk spänningsanalys beskrivs, vilken kan användas för enkla geometrier, eller för att grovt uppskatta spänningar runt en tunnel eller berganläggning. Analyser för spjälkning och knäckning beskrivs också i denna bilaga. I Figur B10:1 visas hur de övergripande teorierna och metoderna är tillämpbara för olika bergförhållanden. Sammanställning av tillgängliga indata Identifiering av trolig brottform/ belastning runt tunnel/rum Välj lämpliga förstärkningselement: bulttyp metod för ytförstärkning Beakta detaljnivån på indata dvs. var i dimensioneringsaktiviteterna projektet står Bergförhållanden: Blockig bergmassa Skiktad bergmassa Homogen och kontinuerlig bergmassa Dimensionerings- och förstärkningsteorier: Tryckta valvet -teorin Voussoir balk-teorin Knäcknings -analys GRC Spännings -analys Spjälknings -analys Figur B10:1 Exempel på metodik för tillämpning av övergripande analytiska metoder.

152 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:4 (51) 2.2 Voussoir balkteori Voussoir balkteorin, bygger i grunden på Euler-Bernoulli balkteori för att beskriva den lastbärande och deformationsupptagande kapaciteten för en balk. Det som skiljer Voussoir balkteorin från konventionell balkteori är att i Voussoir balkteorin förutsätts att ett antal sprickplan existerar eller att sprickor utbildas vinkelrätt mot balkens längdaxel. I korthet bygger teorin på att när balken belastas och en nedböjning av balken sker (i ett skikt i bergmassan) så skapas en lateral kraftbåge i balken. Metoden är främst lämplig för skiktade bergmassor och kan tillämpas för såväl tak och väggar beroende på skiktningens orientering. Figur B10:2 visar hur skikten i bergmassan kan ersättas av en balk som är delad i mitten vinkelrät mot balkens längdriktning dvs. varje halva på balken är lika med halva tunnelns bredd. a Tryckt valv b Figur B10:2 a) Uppspruckna bergbalkar, b) motsvarande Voussoir-balk (ur Diederichs, 1999). I ett tak eller en vägg kan bergmassans skiktning skapa flera ovanpå varandra liggande eller bredvid varandra stående balkar. Enligt Voussoir balkteorin överförs inte lasten från en balk (ett lager i bergmassan) till nästa underliggande eller bredvid stående balk utan lasten överförs istället till upplagen för balken i form av moment och kraft, se Figur B10:3. Upplagen kan motsvaras av (i en bergkonstruktion under jord) anfangen i en tunnel/bergrum om bergmassan är horisontellt skiktad i taket, eller av anfang-sula om skikten är vertikala och utgör en väggsida. För Voussoir balkteorin finns också fyra brottmekanismer som beror av förhållandet mellan balkarnas spännvidd och tjocklek (skikt) i bergmassan. En mer detaljerad beskrivning av Voussoir balkteorin finns i bl.a. Brady and Brown (1993, 2004), Hibbeler (2005) och Diederichs (1999).

153 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:5 (51) (b) Pcr P > Pcr (a) M M Figur B10:3 Pcr P > Pcr a) Böjdeformation av en lång balk, och b) knäckning av pelare (modifierad från Hibbeler, 2005). Böjmoment (M), vertikal kraft (P), kritisk last (Pcr). 2.3 Valvteori Teorin om valvbildning i berg bygger på bergmassans förmåga att ta tryckkrafter likt valvbroar. Till skillnad från valvbroar uppträder sprickor i bergmassan med olika riktning vilka måste beaktas vid dimensionering. Teorin bygger på att momentjämvikt alltid finns i trycklinjen. Således måste valvlinjen alltid ligga i bergmassan. Valvteorin leder till att tre olika brottformer kan formuleras: Överbelastning ( bel > hållf ); Rotation (valvlinjen måste ligga i bergmassan); Glidning (uppstår när skjuvspänningen som bildas när trycklinjen korsar en spricka är större än sprickans skjuvhållfasthet). Överbelastning sker när belastningen på bergmassan överskrider dess hållfasthet. För att ett valv skall bildas (momentjämvikt skall finnas) krävs att en viss spänning kan överföras i valvet och ner i valvets upplag. Valvbildning i bergmassan beror därmed av upplagens styvhet och bergmassans egenskaper (däribland sprickornas egenskaper och riktning).

154 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:6 (51) Den tryckta valvlinjens form beror av spänningarna i valvet och är därmed beroende av initiala spänningar och deformationer i valv och upplag. De initiala spänningarnas storlek kan vara svår att bestämma eller uppskatta vid ytligt förlagda tunnlar. Vid dylik situation kan en metod för att uppskatta lasten vara att nyttja informationen om bergmassans egenvikt och utifrån den bestämma valvlinjens form. Egenvikten ansätts till vertikal komponent men används även för att räkna/uppskatta den horisontella komposanten. Efter uttag av tunneln kommer dock spänningar på randen av tunneln att ha förändrats vilket kan beaktas vid analys av valvbildning i bergmassan. Glidning kan förekomma om trycklinjen korsar sprickplanen i ogynnsam riktning. Huruvida glidning sker beror på sprickornas hållfasthetsegenskaper. I analysen bör därför sprickegenskapernas beroende av normalspänningen över sprickytan beaktas (exempelvis med Barton-Bandis brottkriterium). Konsekvensen för valvbildningen blir att om glidning sker så minskar spänningen i valvet och trycklinjens form ändras, se Figur B10:4. Minskad spänning i valvet leder till att pilhöjden ökar vilket ökar risken för rotation. Figur B10:4 Exempel på valvbildning i sprickigt berg, valvlinjen anpassas efter glidning i sprickplan (efter Palmström & Stille, 2010). Vid dimensionering med valvbildningsteori bör följande beaktas: Brottkriterier för krossning, rotation och glidning; Spänningen i valvet; Upplagens styvhet och möjlighet att uppta valvlasten; Sprickornas egenskaper (hållfasthet, längd och riktning) bör analyseras relativt trycklinjens riktning och tunneltakets form; och Sprickegenskaperna relativt normalspänningen. Vidare bör trycklinjens form analyseras relativt eventuella deformationer, och deformationernas storlek bör analyseras relativt upplagens styvhet (avlastningens storlek) och sprickans förmåga att deformeras utan att tappa sin bärförmåga.

155 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:7 (51) 2.4 GRC-metoden Bergmassans s.k. responskurva (Ground Reaction Curve = GRC) beskriver hur en tunnels eller bergrums rand (tak, vägg och sula) deformeras, ui, relativt ett inre tryck, pi, se Figur B10:5. Ofta jämförs GRC med förstärkningens s.k. responskurva (Support Reaction Curve = SRC), se Figur B10:6. SRC beskriver hur förstärkningen deformeras relativt omgivande tryck. Jämförelsen syftar till att finna en lämplig förstärkning, dvs. att de valda förstärkningselementens styvhet och maximala deformationskapacitet är väl anpassade till bergmassans deformationer. De analytiska lösningarna (t.ex. den som beskrivs nedan) förutsätter plant deformationstillstånd vilket innebär att tunneln måste vara lång i förhållande till dess bredd/höjd. Beräknade deformationer är därför de maximala deformationer som kan uppkomma i tunneln. I verkligheten ger tunnelfronten ett stöd vilket gör att deformationerna nära fronten är mindre än vad en tvådimensionell beräkning visar. Den maximala deformationen uppkommer först på ett avstånd av ca fyra tunnelradier från fronten. På ett avstånd av en tunnelradie är deformationen ca 80 % av maximal deformation (se t.ex. Chang, 1990). Det temporära stödet från tunnelfronten, pf, kan simuleras i 2D genom att ansätta ett fiktivt inre tryck så att deformationerna i 2D modellen är de samma som i en 3D modell. Vidare ger eventuell förstärkning upphov till ett stödtryck, ps, och pi = pf + ps. p i = p 0 (in situ spänningar) u ie = elastisk deformation p cr = kritiskt tryck definierat av brott i omgivande bergmassa Inre tryck, pi u ip = plastisk deformation Radiell deformation u i Figur B10:5 Grafisk presentation av bergmassans responskurva (modifierad från Hoek m.fl., 1995).

156 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:8 (51) p i Typer av förstärkning: a) för styv b) för eftergivlig c) ej tillräckligt deformationstålig d) installerad för sent e) lämplig GRC a c e b d Radiell deformation u i Figur B10:6 Betydelsen av deformationsegenskaper för dimensionering av bergförstärkningen enligt GRC-konceptet (modifierad från Hoek m.fl., 1995). Metoden är lämplig då bergmassan runt tunneln är överbelastad och det sker en plasticering runt hela tunneltvärsnittet. Detta fall är troligast för svaga bergarter t.ex. lereller tuffbergart, alternativt om bergmassan är mycket kraftigt uppsprucken. De vanligaste analytiska beräkningarna/metoden bygger på följande antaganden, se även Figur B10:7: cirkulär tunnel med radien, r0, tunneln belägen på ett sådant djup att markytans påverkan kan försummas, inre trycket, pi, antas lika runt hela tunnelranden, hydrostatiskt spänningstillstånd råder runt tunneln, p0, (det bör noteras att det även finns analytiska lösningar för en del icke-hydrostatiska spänningstillstånd, dock ej för ett generellt spänningstillstånd), bergmassan är homogen, isotrop, och initialt linjärt elastiskt, plant deformationstillstånd gäller, i det fall att plasticering uppstår sker detta i form av att en cirkulär plastisk zon utvecklas runt tunneln, rp, medan bergmassan utanför denna zon förblir elastisk. Ett flertal analytiska lösningar existerar, vilka till stor del har sammanställts av Brown m.fl. (1983). Vidare finns beskrivet i litteraturen hur responskurvan blir i svagt berg förstärkt med betonginklädnad, stålbågar, bult och sprutbetong, se t.ex. Hoek & Brown (1980), Stille (1984), Stille m.fl. (1989), Holmberg (1991) men även med inverkan av injekterad bergmassa t.ex. Chang & Hässler (1993). Bergmassans lastdeformationssamband (dvs. GRC) kan också beräknas med numeriska modeller för mer komplicerade geometrier och/eller andra förhållanden utanför de antaganden som görs för analytiska beräkningar.

157 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:9 (51) Noteras bör att plasticering, enligt den här antagna brottmodellen, inte innebär någon hållfasthetsförlust, vilket teoretiskt innebär att tunneln kan tillåtas deformeras oändligt mycket utan att tunneln kollapsar. Effekten av den plasticerade zonen kan överslagsmässigt göras genom att anta att den plasticerade zonen belastar tunnelranden gravitativt. Detta ger då en lastökning i slutet av GRC- kurvan, se Figur B10:6. Studier visar att antagandet om hydrostatiskt tillstånd innebär att metoden är mindre tillämplig för ytligt belägna tunnlar som i svenska bergförhållanden relativt ofta har ett förhållande större än 2 mellan horisontella och vertikala spänningar, se t.ex. Lope Álvarez (2012). p 0 p i r p p 0 r 0 Figur B10:7 Beteckningar på ingångsparametrar vid användandet av GRC-metoden (ur Hoek m.fl., 1995). Metodiken är att först bestämma bergmassans beteende (deformation) och jämföra detta med kapaciteten för en tilltänkt förstärkning (i form av mothållande kraft och deformationstålighet). För en antagen elastisk-plastisk modell med möjlighet att i det plastiska stadiet använda volymexpansion samt residuala värden på friktion och kohesion kan detta enklast beskrivas enligt följande (Stille m.fl., 2005): 1) Bestäm det kritiska trycket, pcr, som definieras enligt: p cr 2 p 0 1 k cm, (B10:1) där σcm är enaxiella tryckhållfastheten hos bergmassan och k bestäms av: k tan , (B10:2) och är bergmassans inre friktionsvinkel. 2) Antag att en initial deformation, us0, sker i bergmassan dvs. att förstärkningen inte kan installeras direkt efter det att berget har sprängts bort.

158 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:10 (51) 3) Den elastiska deformationen. uie, kan beräknas med hjälp av det inre trycket, pi, (dvs. trycket från förstärkningen) och om bergmassan antas bete sig elastiskt enligt: u ie 1 m p p r0 0 Em i, (B10:3) där Em är elasticitetsmodulen för bergmassan, m = Poissons tal för bergmassan och p0 = primärspänningen. 4) För det fall då det inre trycket, pi, är lägre än det kritiska pcr, eller där pi = re, övergår bergmassan till ett plastiskt tillstånd närmast tunnelranden och deformationen blir plastisk ui = uip. Variabeln re motsvarar här den radiella spänningen på gränsen mellan plastiska och elastiska förhållanden, dvs. där r = rp. Den totala radiella förskjutningen av tunnelväggen beräknas sedan med följande ekvation, se även Figur B10:5 (Hoek m.fl., 1995): u ip där 2 r 0 r el p 2 f 1 1 v fv r0, (B10:4) el och 1 m p0 Em re, (B10:5) el = radiell elastisk töjning, rp = radiella avståndet till gränsen för den plastiska zonens utbredning, och fv = bergmassans volymexpansion efter plasticering. 5) Beräkna volymexpansionen ur: f v tan 45 2 tan 45 2, (B10:6) där = dilatansvinkeln och = bergmassans inre friktionsvinkel. 6) Beräkna förhållandet mellan tunnelradien och det radiella avståndet till plastiska zonens yttre gräns enligt:

159 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:11 (51) r r p 0 rp a pi a adh, r adh, r 1 1 k r, (B10:7) där rp är radiella spänningen på gränsen mellan plastiska och elastiska förhållanden (r = rp) och kan bestämmas ur: rp 2 1 k 0 p aadh aadh, (B10:8) samt a adh där c tan, (B10:9) aadh aadh,r c k kr = adhesion, = residualvärdet på adhesion beräknat med residualvärden på kohesion och friktionsvinkel [sätt in cr och r i Ekvation (B10:9)], = kohesion, = koefficient för passivt jordtryck enligt Ekvation (B10:2), och = residualvärdet på koefficienten för passivt jordtryck beräknat med residualvärdet på friktionsvinkeln [sätt in r i Ekvation (B10:2)]. 7) Med Ekvationerna (B10:3), (B10:4) och (B10:7) kan bergets responskurva beskrivas och ur Ekvation (B10:7) erhålls villkoren för plastiskt tillstånd i bergmassan; pi < rp. Bergets responskurva i form av deformation kontra tryck kan nu jämföras med en tänkt förstärknings last-deformationssamband. Detta görs enligt följande: 8) För att beskriva samverkan mellan berget (belastningen/deformation) och förstärkningselementen nyttjas förstärkningens styvhet och den deformation ( ui) som förstärkningen upptar. 9) Stödet från förstärkningen på tunnelranden kan beräknas genom att använda styvheten hos förstärkningen (här betraktas sprutbetong som en tunn sluten ring): p s k u, (B10:10) c i där

160 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:12 (51) E tc k c c 2 r 0, (B10:11) och Ec = sprutbetongens elasticitetsmodul och tc = sprutbetongens tjocklek. 10) Maximalt stödtryck som sprutbetongen kan mobilisera beräknas enligt: p s max cc tc, (B10:12) r 0 där cc = sprutbetongens tryckhållfasthet. 11) Genom att kombinera Ekvation (B10:10) och (B10:12) kan sprutbetongens radiella deformation beräknas vid det fall att maximalt inre tryck mobiliserats från sprutbetongen. 2.5 Spänningsanalys För att förstå vilka belastningsfall en tunnel kommer att utsättas för och därmed lättare kunna välja dimensioneringsteknik och förstärkning bör en spänningsanalys utförs. Detta kan göras analytiskt men endast för enkla geometrier, t.ex. cirkulära eller elliptiska hålrum. Nuförtiden görs spänningsanalyser vanligen med hjälp av numeriska metoder (se Bilaga 11). För tunnelsektioner med korsningar, varierande tunnelgeometri etc. finns det inga praktiskt användbara slutna lösningar för spänningsanalyser. Detta gäller även för cirkulära tunnlar (eller tunnlar med andra tvärsnitt än cirkulära) som ligger så nära varandra att de påverkar varandra inbördes. För dessa fall krävs en numerisk metod, vilket beskrivs i Bilaga 11. Nedan ges en kortfattad beskrivning av tillämplig analytisk lösning för spänningsanalys med hänvisningar till litteratur i ämnet. För ett cirkulärt hålrum och med antagande om att bergmassan är linjärt elastisk och isotrop och att någon form av plan ansats gäller (plant deformations- eller spänningstillstånd) beskrevs spänningsbilden runt ett cirkulärt hålrum fullständigt första gången av Kirsch (1898). Spänningarna runt hålrummet ges av Ekvation (B10:13), (B10:14) och (B10:15) (Nordlund m.fl., 1989), se även Figur B10:8:

161 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:13 (51) x y a cos 2, x y a a 2 r r r r (B10:13) 2 4 x y a cos 2, x y a 2 r r (B10:14) 2 4 y x 2a 3a 1 sin r r r (B10:15) där: x y z r r a r = spänning i x-led, = spänning i y-led, = spänning i z-led, = spänning i radiell riktning från det cirkulära hålrummet, = spänning tangentiellt med randen på det cirkulära hålrummet, = skjuvspänning i planet i en punkt placerad med vinkeln från ett horisontalplan, = vinkel från ett horisontalplan som radien ut till den punkt där spänningen analyseras, = radien på det cirkulära hålrummet = radien från centrum hålrummet till den punkt där spänningarna analyseras. y y a x x Figur B10:8 Hålrum med cirkulärt tvärsnitt i ett oändligt medium (ur Nordlund m.fl., 1998).

162 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:14 (51) Med Hookes lag och antagandet av plant deformationstillstånd kan även spänningen i hålrummets längdriktning bestämmas enligt: r, (B10:16) vilket sedan resulterar i total axiell spänning längs tunneln: 0, (B10:17) där σζ0 är den primära spänningen längs tunnelns riktning dvs. innan utbrytning av tunneln. Om tunneln antas vara lång gäller Ekvation (B10:17). För elliptiska hålrum finns också slutna lösningar framtagna, se t.ex. Brady & Brown (1993). För andra tvärsnitt än de cirkulära och elliptiska är man hänvisad till exempelvis metoder som använder superponering av olika lösningar för olika belastningsfall. En sådan metod är den s.k. Greenspan metoden som bl.a. beskrivs av Obert & Duvall (1967). På motsvarande sätt kan problematiken vid analytiska spänningsanalyser vid parallella hålrum lösas, se Ling (1948) eller Nordlund m.fl. (1998), men där den analytiska analysen blir komplex redan vid enkla geometrier. För ytligt belägna hålrum kan man också nyttja s.k. generella lösningar som finns i litteraturen, t.ex. Savin (1961) och Poulos & Davis (1974). Mindlin (1939, 1948) presenterade lösningar för följande belastningsfall: en tunnel i bergmassa med ett primärt gravitativt spänningsfält (1939), en ytligt belägen tunnel i ett primärt enaxiellt spänningsfält (1948), se Figur B10:9. Lösningarna är komplexa och i Figur B10:10 redovisas endast förhållandet mellan den tangentiella spänningen och primära spänningen som funktion av förhållandet mellan avstånd till fria randen och tunnelradien i fyra punkter, A-D i Figur B10:9 och Figur B10:10. Av dessa fyra punkter är tre placerade på tunnelranden och en på den fria randen (markytan). Det bör noteras att lösningen för punkt A i Figur B10:10 (dvs. för en punkt på markytan) endast är giltig när z/r >1. Lösningen blir ogiltig när z/r = 1, då kurvan kan tolkas gå mot negativ oändlighet. Det betyder också att lösningen kan vara ogiltig i området nära z/r = 1. För praktisk tillämpning vid tunnelbyggen är det inte relevant att känna till spänningarna för detta fall (dvs. när tunnelns tak sammanfaller med markytan). De begränsningar som finns i Mindlins lösningar visar också på svårigheterna att använda analytiska lösningar för komplexa geometrier.

163 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:15 (51) x A z B 0 0 D r Figur B10:9 C y Primära spänningsförhållandet för ytligt belägen tunnel (delvis ur Töyrä, 2004) tang B C A D z r Figur B10:10 Tangentialspänningen som funktion av primärspänningen i olika punkter (A t.o.m. D, jmf. Figur B10:8) på randen av ett hålrum med cirkulärt tvärsnitt beläget nära en fri yta (ur Töyrä, 2004). Ovanstående beskriver hur sekundärspänningar runt ett hålrum kan beräknas. Ur dimensioneringssynpunkt måste dessa sedan nyttjas för en bedömning av hålrummets stabilitet, t.ex. via jämförelser mellan alternativa utformningar, eller via jämförelse med bergmassans hållfasthet för att uppskatta potentiell överbelastning i bergmassan.

164 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:16 (51) 2.6 Spjälkning I detta avsnitt beskrivs hur spjälkning och kritiska lastvärden kan beräknas, hur ökad hållfasthet kan erhållas med t.ex. bultning samt hänvisning till referenser som beskriver den ökade bärförmågan i bergmassan utifrån bultning. Uppsprickning parallellt med bergytan, s.k. spjälkning, kan uppstå då dragtöjningen i bergmassan vid tunnelranden överstiger bergmassans kritiska värde. Detta brottfenomen kan sedan utvecklas till avskalning och knäckning av skivor eller skjuvbrott längs tunnelranden. Dragtöjningen, 3, i en punkt i berget kan beräknas med Hookes generaliserade lag: 3 = 1 E [ 3 ( )] (B10:18) Eftersom spjälkning uppkommer i intakt berg så är det motsvarande intakta bergparametrar som nyttjas. Potentialen för spjälkning i berg kan uppskattas genom att kontrollera om den dragtöjning (ε3) som uppstår runt tunnelranden överstiger den kritiska dragtöjningen (εc): 3 C 0, (B10:19) där c 3 ν E = kritisk dragtöjning (dragtöjning definierad negativ), = beräknad minsta huvudtöjning (dragtöjning definierad negativ), = Poissons tal, = största huvudspänning, = mellersta huvudspänning, = minsta huvudspänning, och = elasticitetsmodul. Med antagande om plant deformationstillstånd för bergmassan nära tunnelranden (ingen töjning vinkelrätt analyssnittet, vilket också medför att huvudspänningarna är riktade parallellt respektive vinkelrätt tunnelranden) kan Ekvation (B10:18) skrivas (dvs. mellersta huvudspänningen kan reduceras bort; Fredriksson & Stille, 1992): 3 = ((1 2 ) 3 (1+ ) 1 ) E (B10:20) Värdet på kritisk dragtöjning varierar för olika bergarter och några exempel finns listade i Tabell B10:1. Mer omfattande information om värdet på kritiska dragtöjningen för olika bergarter kan erhållas från Stacey (1981) och Stacey & Page (1986).

165 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:17 (51) Tabell B10:1 Kritiska dragtöjningar för några bergarter (Stacey & Page, 1986). Bergart Kritisk dragtöjning, c ( strain) Basalt, diabas, dolerit, gabbro 300 Konglomerat 160 Granit 250 Kvartsit, kvartsitisk sandsten 200 Om ett yttryck appliceras i form av bultar så kan bergmassan ta upp ett högre tryck parallellt med tunnelväggen vilket åskådliggörs i Figur B10:11. Att helt förhindra uppspjälkning är osannolikt men denna bultning avser att hålla den uppspjälkade bergmassan på plats så att den tillsammans med bultarna skapar ett sidotryck och stoppar fortsatt uppspjälkning (Fredriksson & Stille, 1992; Stille, 1992). τ c 0 = c = 1 3 σ Δ 3 = yttryck Δ 1 = hållfasthetstillväxt p g a ökat yttryck Figur B10:11 Princip för ökad hållfasthet med applicering av yttryck (delvis ur Fredriksson & Stille, 1992) 2.7 Knäckning I nedanstående avsnitt beskrivs hur knäckning samt kritiska lastvärden kan beräknas, hur ökad hållfasthet kan erhållas med t.ex. bultning och hänvisning till referenser som beskriver den ökade bärförmågan i bergmassan utifrån bultning. Om bergmassan redan från början innehåller svaghetsplan som är parallella med tunnelranden kan tjockare skivor bildas. Om sedan belastningen parallellt med dessa svaghetsplan är hög kan skivor knäckas ut. Ökningen av utböjningen i mittpunkten på skivorna kan beräknas ur: y mitt y0 P 1 Pk, (B10:21)

166 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:18 (51) där y0 är skivans utböjning av dess egenvikt och av belastning vinkelrät mot dess plan och Pk är knäcklasten som bestäms enligt Ekvation (B10:22), se även Figur B10:12: P k 2 EI w L 2 k. (B10:22) där yttröghetsmomentet I för skivan beräknas utifrån bredden, bs och höjden hs enligt: b s h I s (B10:23) Knäcklastens ökning beror på stödets elastiska egenskaper. Vid en viss nivå på stödets styvhet sker knäckning av skivan mellan stödet och ändpunkterna på skivan. Detta medför att knäcklasten inte kan öka vilket motsvaras av den horisontella delen (platån) av kurvan i Figur B10:12. För att öka knäcklasten måste fler stöd (punkter) införas. I de fall bultar används som stöd erhålls vanligen inte en sådan styvhet att denna platå uppnås. P motsvarar den aktuella lasten på skivorna och w Lk kallas fiktiv knäckningslängd. Om skivan antas vara fritt upplagd blir w = 1.0. För en fast inspänd skiva blir w = P k L k 2 EI 4 P k 3 S s L k 2 1 b s h I s 12 3 h s S s L 3 k EI Figur B10:12 Exempel på knäcklastens variation med stödets styvhet, Ss, som kan motsvaras av bultens axialstyvhet, Sa (ur Fredriksson & Stille, 1992). För att motverka att skivorna böjs ut och knäcks kan bultning utföras, den last som belastar bultarna kan beräknas med hjälp av skivans utböjning enligt Ekvation B10:21 och den avsedda förstärkningens styvhet, se även Fredriksson & Stille (1992).

167 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:19 (51) 3 ANVÄNDNING AV PARTIALKOEFFICIENTMETODEN Användning av partialkoefficientmetoden förutsätter att det går att skilja på last eller lasteffekt och bärförmåga. Med last avses krafter (eller tryck), påtvingade deformationer eller accelerationer som verkar på bärverket. Med lasteffekt avses effekten från last på bärverksdelar (t.ex. inre krafter, moment, inre spänningar eller töjningar) eller på hela bärverket (t.ex. nedböjning eller rotation). Vid dimensionering med partialkoefficientmetoden krävs att den dimensionerande lasten eller lasteffekten måste vara mindre än den dimensionerande bärförmågan hos bärverksdel och hela bärverket. Bestämning av dimensionerande last/lasteffekt och dimensionerande bärförmåga utgår från karaktäristiska värden. Vid bestämning av dimensionerande värden appliceras s.k. partialkoefficienter. Avsikten med partialkoefficienterna är att ta hänsyn till avvikelser från de karaktäristiska värdena så att sannolikheten för att lasten/lasteffekten överskrider bärförmågan blir acceptabelt liten. Partialkoefficientmetoden är väl utvecklad och beprövad för tillämpning vid dimensionering av stål- och betongkonstruktioner. Tillämpning av partialkoefficientmetoden vid dimensionering av bergkonstruktioner är inte lika väl beprövad. Svårigheter föreligger att både bestämma last och bärförmåga för det mer komplexa material som sprickigt berg utgör. Vidare kan det vara svårt att särskilja mellan last och bärförmåga för de typer av samverkansproblem som bergkonstruktioner utgör. För de analytiska lösningar som beskrivs i denna bilaga med tillämpning av partialkoefficientmetoden utgör berget lasten, medan bergförstärkningen står för bärförmågan. Dessa lösningar har tagits fram genom förenklingar av det bergmekaniska problemet. Detta ger ett modellfel. Det är därför viktigt att val av beräkningsmodeller och karaktäristiska värden görs omsorgsfullt samt att dessa begränsningar beaktas i samband med utvärdering av dimensioneringsanalyser (se även Bilaga 2 angående utvärdering av dimensioneringsresultat). I denna bilaga har partialkoefficientmetoden enligt Eurokod tillämpats för de metoder där last eller lasteffekt och bärförmåga har kunnat särskiljas. Eurokoderna är en gemensam beteckning för standarder som behandlar verifiering av bärförmåga, stadga och beständighet hos byggnadsverk. Systemet används i Sverige tillsammans med föreskrifter i serien EKS för verifiering av byggnader och vissa andra byggnadsverk inom Boverkets verksamhetsområde (Boverket, 2010). Eurokoderna innehåller gemensamma regler för allmänt bruk för dimensionering av bärverk, bärverksdelar och byggkomponenter både av traditionell och innovativ karaktär. För Eurokoderna är SS- EN 1990 den grundläggande delen med ett antal efterföljande koder som behandlar t.ex. olika typer av laster eller konstruktionsmaterial (betong eller stål). Mer ovanliga förhållanden när det gäller byggande eller dimensionering omfattas inte, utan i dessa fall erfordras särskilda expertutredningar (SS-EN 1990). Eurokoderna används med nationellt valda parametrar (BFS 2011:10, EKS 8) för att erhålla dimensionerande värden. Om det inte finns nationellt valda parametrar används framtagna standardvärden angivna i olika Eurokoder. I BFS 2011:10 finns även Boverkets föreskrifter och allmänna råd om tillämpning av europeiska konstruktionsstandarder (Eurokoderna).

168 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:20 (51) Användandet av Eurokoder görs genom att dimensioneringsvärdet Fd för laster uttrycks i generella termer som: F d = γ f F rep med: F rep = F k där: Fk Frep f = karaktäristiska värdet för lasten, = det aktuella representativa värdet för lasten, = partialkoefficient för lasten som beaktar sannolikheten av en ogynnsam avvikelse av lastvärdet, = antingen är 1.00 eller ett värde motsvarande 0, 1 eller 2 och som berör variabla laster som finns tabellerade i bl.a. BFS 2011:10 (EKS 8). I denna bilaga nyttjas = 1.00 genomgående i denna bilaga eftersom variabla laster i Eurokod inte avser bergkonstruktioner. Således redovisas därför inte i de beräkningsfall som följer längre fram i bilagan. På liknande sätt som för laster bestäms dimensioneringsvärdet för lasteffekter, se SS-EN Dimensioneringsvärdet Xd för en material- och produktegenskap uttrycks i generella termer som: X d = X k m där: Xk m = karaktäristiska värdet för en material- eller produktegenskap, = medelvärdet för omräkningsfaktorn som beaktar volym- och skaleffekter, fuktoch temperatureffekter samt andra relevanta parametrar, = partialkoefficient för en material- eller produktegenskap som beaktar sannolikheten av en ogynnsam avvikelse från det karaktäristiska värdet för egenskapen och den slumpmässiga delen av omräkningsfaktorn. I denna bilaga nyttjas genomgående = 1.00 eftersom omräkningsfaktorn som beaktar volym- och skaleffekter, fukt- och temperatureffekter i Eurokod inte avser bergkonstruktioner. Således redovisas därför inte i de beräkningsfall som följer längre fram i bilagan. För beskrivning av dimensioneringsvärden för geometriska storheter och dimensioneringsvärdet för bärförmågan hänvisas till SS-EN Val av dimensioneringssituation och lastfall styrs av SS-EN :2005 (Eurokod 7) för geokonstruktioner. En dimensioneringssituation kan enligt SS-EN :2005 vara varaktig eller tillfällig medan en last kan vara permanent, variabel eller en kombination av bägge. För alla lastalternativen kan även lasten vara ogynnsam eller gynnsam. Vidare anger SS-EN :2005 att "Laster som ger upphov till en dynamisk reaktion i bärverk och mark ska identifieras för speciellt hänsynstagande". Dessa laster kan motsvara den kategori laster som benämns "olyckslaster" (exceptionell eller seismisk dimensioneringssituation) i SS-EN De laster som avses i detta dokument anses vara permanenta.

169 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:21 (51) SS-EN :2005 (Eurokod 2) styr val av materialparametrar och partialkoefficienter för materialens hållfasthet. I SS-EN :2005 anges koefficienter för materialhållfastheter för motsvarande dimensioneringssituationer och lastfall som anges i SS-EN :2005 (Eurokod 7) och även för exceptionella dimensioneringssituationer. Den dimensioneringssituation som behandlas i denna bilaga avses vara varaktig och laster som behandlas avses vara permanenta och ogynnsamma enligt :2005 (Eurokod 7), med nationella tillägg för säkerhetsklass enligt BFS 2011:10 (EKS 8). I detta dokument behandlas laster och inte lasteffekter. För de flesta fall gäller säkerhetsklass 3 i Trafikverkets berganläggningar (se även Bilaga 2) men för vissa anläggningskonstruktioner kan säkerhetsklass 2 tillämpas. För de dimensioneringsfall där lasten bedöms vara osäker bör känslighetsanalyser tillämpas på lastsidan så att, exempelvis, värsta möjliga belastningsfall liksom mest troliga belastningsfall analyseras. SS-EN (Eurokod 2) är tillämplig vid projekteringen av byggnadsverk (byggnader och anläggningar) av oarmerad, armerad och förspänd betong. Den överensstämmer med principer och krav i SS-EN Sprutbetong finns dock inte specifikt beskriven i SS-EN Armerad betong avser traditionellt armerad betong med stålstänger eller nät och inte fiberarmerad sprutbetong. I Tabell B10:2 redovisas de analysmetoder för vilka partialkoefficienter enligt Eurokod kan tillämpas. Flera metoder har modifierats från sitt ursprungliga uttryck vilket också anges i Tabell B10:2. De lastfall som bedöms gälla visas i Tabell B10:3 och vilken partialkoefficient som avses för olika laster och material visas i Tabell B10:4. Var och hur dessa partialkoefficienter används i analyserna redovisas för varje enskild analysmetod. Partialkoefficienten, f, för dimensionerande last uttryckt i generella termer ersätts av d (avser säkerhetsklass) och G;dst (avser permanent, ogynnsam last) i de ekvationer som längre fram i bilagan beskriver uttrycken för dimensionerande last vid olika analysmetoder. Partialkoefficienten, m, för dimensionerande materialhållfasthet uttryckt i generella termer ersätts av C (avser hållfasthet betong) och S (avser hållfasthet stål) i de ekvationer som längre fram i bilagan beskriver uttrycken för dimensionerande hållfasthet vid olika analysmetoder. För tryckhållfasthetsvärden kan karaktäristiska värden för betong från SS-EN (Eurokod 2) användas för sprutbetong och nationellt valda parametrar (BFS 2011:10) bör användas för att erhålla det dimensionerande värdet. Detta är dock inte möjligt när det gäller drag-, skjuv- eller vidhäftningshållfasthet eller elasticitetsmodul. Istället redovisas här värden enligt branschpraxis för dessa parametrar samt tillhörande partialkoefficienter, se Tabell B10:5. Flertalet metoder som redovisas i denna bilaga utvecklade på 1970-talet och det anges inte direkt om karaktäristiska eller dimensionerande materialvärden avses i ursprungsekvationerna. För dessa fall ska det antas att angiven bärförmåga avser karaktäristiska värden i ursprungsekvationerna. För ett fall, Upphängning av löskärna, är det dock tydligt angivet att dimensionerade värden skall användas i ursprungsekvationen. För fallet Enskilda block är det möjligt att nyttja såväl karaktäristiska och dimensionerade värden, beroende på beräkningsansatsen i ursprungsekvationen.

170 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:22 (51) Tabell B10:2 Analysmetoder som kan utföras med Eurokod samt ändringar gentemot ursprungsformlerna. Avsnitt Namn Kommentar 4.4 Upphängning av löskärna f yd i ursprungsformel enligt Stille, 1980 och Stille m.fl., 2004 ersätts med karaktäristiskt värde och partialkoefficienter enlig SS-EN :2005 som ger dimensionerande fall. 4.5 Upphängning i ovanförliggande bärkraftigt/ horisontellt skiktat berg 5.2 God vidhäftning och vidhäftningsbrott i sprutbetong p.g.a. löst berg/bergblock 5.3 Dålig vidhäftning och böjbrott i sprutbetong 5.4 Stansning av berg genom sprutebetong mellan bultar (god vidhäftning) 5.5 Stansning av bultbricka genom sprutbetong (dålig vidhäftning) 5.6 Tyngdkraftsbelastat valv av sprutbetong eller betong B g/n i ursprungsformel (efter Bjurström & Heimersson, 1975) ersätts med karaktäristiskt värde och partialkoefficienter enlig SS-EN :2005 som ger dimensionerande fall. σ adk är karaktäristisk vidhäftningshållfasthet mellan sprutbetong och bergmassan vilken inte finns angiven i Eurokod 2. Värde anges istället enligt branschpraxis. Gränsuttrycket i Fredriksson (1995) har modifierats för att anpassas till SS-EN :2005 och SS-EN :2005 samt EKS 8. Den karaktäristiska böjdraghållfastheten, f flcrk, för sprutbetong finns inte angiven i Eurokod 2. Värde anges istället enligt branschpraxis. Gränsuttrycket i Fredriksson (1995) har modifierats för att anpassas till SS-EN :2005 och SS-EN :2005 samt EKS 8. t bk är karaktäristisk skjuvhållfasthet av sprutbetong vilken inte finns angiven i Eurokod 2. Värde anges istället enligt branschpraxis. Gränsuttrycket i Fredriksson (1995) har modifierats för att anpassas till SS-EN :2005 och SS-EN :2005 samt EKS 8. t bk är karaktäristisk skjuvhållfasthet av sprutbetong vilken inte finns angiven i Eurokod 2. Värde anges istället enligt branschpraxis. Gränsuttrycket i Fredriksson (1995) har modifierats för att anpassas till SS-EN :2005 och SS-EN :2005 samt EKS 8. f ccd är betongens dimensionerande tryckhållfasthet vilket ersätts med karakteristisk tryckhållfasthet av sprutbetong enligt oarmerad betong i Eurokod 2. Ekvationerna enligt Holmgren (1992) samt Stille & Nord (1990) har modifierats för att anpassas till SS-EN :2005 och SS-EN :2005 samt EKS 8.

171 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:23 (51) Tabell B10:3 Dimensioneringssituation och säkerhetsklass med gällande partialkoefficienter för last enligt SS-EN :2005. Dimensioneringssituation Partialkoefficienter ( f i generella termer) för permanent, ogynnsam last d G;dst Varaktig Exceptionell - - Säkerhetsklass Säkerhetsklass Tabell B10:4 Dimensioneringssituation med gällande partialkoefficienter för olika material enligt SS-EN :2005. Dimensioneringssituation Partialkoefficienter ( m i generella termer) C för betong S för ospänd armering S för spännarmering Varaktig/tillfällig Exceptionella

172 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:24 (51) Tabell B10:5 Karaktäristiska hållfasthetsvärden (och övriga koefficienter) enligt SS- EN :2005 och branschpraxis. Parameter Kommentar Rekommenderat värde f yk Karaktäristiskt flytgränsvärde för stål MPa (SS-EN :2005, Tabell C.1) α cc f ck α ct f ctk,0.05 adk f flcrk adk Koefficient som beaktar långtidseffekter på tryckhållfasthet och ogynnsamma effekter av det sätt på vilket lasten påförs. Bör ligga mellan Karaktäristiskt tryckhållfasthetsvärde för betong. Värdet för betong kan appliceras för sprutbetong. Val av cementkvalitet styr hållfasthet. Se även Eurokod 2, Tabell 3.1 Betongs hållfasthet- och deformationsegenskaper. Koefficient som beaktar långtidseffekter på draghållfasthet och ogynnsamma effekter av det sätt på vilket lasten påförs. Karaktäristiskt draghållfasthetsvärde för betong. Värdet för betong kan appliceras för oarmerad sprutbetong. Val av cementkvalitet styr hållfasthet. Se även Eurokod 2, Tabell 3.1 Betongs hållfasthet- och deformationsegenskaper. Vidhäftningshållfasthet värde beror bl.a. på bergförhållanden (exempelvis bergart). Rekommenderat värde är branschpraxis. Sprutbetongens böjdraghållfasthet. Rekommenderat värde är branschpraxis. Sprutbetongens skjuvhållfasthet. Rekommenderat värde är branschpraxis MPa (SS-EN :2005, Tabell 3.1) MPa (SS-EN :2005, Tabell 3.1) MPa MPa 2 MPa

173 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:25 (51) 4 DIMENSIONERING AV BULTFÖRSTÄRKNING 4.1 Inledning De bulttyper som avses ingå i förstärkningen enligt de analytiska metoder som beskrivs här är fullt ingjutna bultar med eller utan förspänning (s.k. slakingjutna bultar). I de analytiska beräkningarna avseende bultlängder eller bultavstånd, tas ingen hänsyn till effekten av ett eventuellt användande av sprutbetong som förstärkningselement. Metodik för analytisk dimensionering av bultförstärkning visas i Figur B10:13. Sammanställning av tillgängliga indata Identifiering av trolig brottform/ belastning runt tunnel/rum Välj lämpliga förstärkningselement: bulttyp metod för ytförstärkning Beakta detaljnivån på indata dvs. var i dimensioneringsaktiviteterna projektet står Bergförhållanden: Enskilda block Till större del lös/trasig bergmassa Kraftigt skiktad bergmassa Förstärkningsdimensionering: Blockanalys Valvbildande bultning Upphängning av löskärna Upphängning i ovanliggande bärkraftigt/ horisontellt skiktat berg Dimensionerande fall X Figur B10:13 Exempel på metodik för analytisk dimensionering av bultförstärkning.

174 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:26 (51) I denna bilaga redovisas analytiska lösningar för blockanalyser, valvbildande bultning, upphängning av löskärna och upphängning i skiktat av berg. I dessa metoder fastställs en bultlängd för att säkerställa stabilitet som tillsammans med förankringslängden av bulten utgör bultens totala längd. Erfarenheter ger att lämplig förankringslängd är 35 gånger bultdiametern. Verifierande utdragsförsök av bultar kan även utföras för att fastställa erforderlig förankringslängd. 4.2 Blockanalys Då bergmassan är av sådan kvalitet att förstärkningskategorin "selektiv bultning" kan användas är det viktigt att se till att bultningen förankrar det enskilda lösa blocket, dvs. att bulten/bultarna går genom blockets avgränsande sprickplan. I detta dokument motsvarar "selektiv bultning" det som i litteraturen vanligen beskrivs som "Förankringsbultning av enstaka osäkra block" och "Låsstensbultning". Vid "selektiv bultning" görs en bedömning av: volym och densitet på blocket (pådrivande kraft), övriga pådrivande krafter på blocket, t.ex. från höga bergspänningar nära randen på tunneln/rummet, mothållande krafter på blocket, t.ex. från friktionsvinklar och normalkrafter på sprickytor, och bultens bärförmåga (mothållande kraft). Metoden innebär en jämviktsanalys där pådrivande och mothållande krafterna ställs upp. Ligger blocken på en s.k. glidyta tillkommer mothållande friktionskrafter, vilket innebär att förstärkningsbehovet reduceras. Dimensionering av förstärkning med avseende på enskilda block kan göras med hjälp av stokastiska analyser (probabilistisk eller sannolikhetsteoretisk metodik). Det kräver dock indata i form av fördelningar för parametervärden (sprickorientering, sprickegenskaper etc.). För deterministiska analyser kan en känslighetsanalys, där parametervärden varieras, nyttjas för att ta hänsyn till naturlig variation i sprick- och materialdata. Blockanalys kan göras analytiskt (se t.ex. Bagheri, 2011) eller med befintliga datorprogram, t.ex. Unwedge (Rocscience, 2014b). Säkerhetsfaktorn mot utfall beräknas baserat på givna sprickorienteringar, sprickegenskaper, tunnelgeometri, tunnelorientering, bergförstärkning och primärspänningar (före uttag av tunneln) i bergmassan. Möjlig blockstorlek kan också beräknas utifrån bedömda/antagna spricklängder vilket kan ge en mer realistisk bedömning (jämfört med teoretiskt största möjliga block vilket enbart beror på tunnelns geometri). Metoden kan ta hänsyn till de spänningar som verkar på blocken vilket kan ge en förhöjd säkerhet p.g.a. inspänning och ökad friktionskraft. Vid dimensionering av slänter eller påslag rekommenderas att analyserna sker med hjälp av kinematiska analyser vilka t.ex. kan utföras med programvaran DIPS (Rocscience, 2014a) i kombination med jämnviktsanalyser. De senare kan t.ex. göras

175 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:27 (51) med programvarorna Swedge, RocPlane och RocTopple (Rocscience, 2014c, 2014d och 2014e) och på motsvarande sätt som vid användandet av Unwedge (Rocscience, 2014b) för analyser av bergutrymmen. 4.3 Valvbildande bultning Metoden bygger på att en volym av löst eller trasigt bergmaterial uppstår i tunnelns eller rummets tak. Denna volym skall stabiliseras genom att den installerade förstärkningen bildar ett tryckt bärande valv i bergmassan om bulten är förspänd (förspänd mellan %) eller redan vid mycket små deformationer i bergmassan om slakingjutna bultar används. Metoden går ut på att uppskatta erforderlig bultlängd, Lb, utifrån tunnelns/rummets bredd, B, eller bergmassans uppskattade sprickavstånd, e och erforderligt bultavstånd (c/c), S, utifrån uppskattat sprickavstånd, e (Figur B10:14). Detta utförs enligt följande (Bjurström och Heimersson, 1975): 1) Använd tunnelns eller rummets tänkta spännvidd, B, och bergmassans sprickavstånd, e. 2) Uppskatta bultlängden, L, genom att använda ekvationerna: L b B 3 om B < 6 m eller L b B 4 om B 6 m (B10:24) L b > 3 e, (B10:25) använd sedan det största värdet på Lb som erhålls från Ekvationerna (B10:24) och (B10:25) som erforderlig bultlängd. 3) Uppskatta bultavstånd, S, genom att använda ekvationen: S 3 e, (B10:26) 4) Kontrollera att följande förhållande mellan sprickavstånd och bultlängd uppfylls S < 0.5 till 0.7 L b (B10:27) 5) Använd det minsta värdet på S som erhålls från Ekvationerna (B10:26) och (B10:27) som erforderligt bultavstånd. Notera att metoden inte tar hänsyn till följande: bultdiameter eller bultens bärförmåga, bergmassans hållfasthet, och primärspänningar. Ekvationerna (B10:26) och (B10:27) kan ge orimligt korta bultavstånd (S) i uppsprucket berg. För praktisk tillämpning krävs inte alltid så korta avstånd, särskilt inte när ytförstärkning också installerats (vilket kan bidra till valvbildande verkan).

176 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:28 (51) Tryckt bärande valv Undre gräns för naturligt bärande valv L b S e B Figur B10:14 Princip samt beteckningar för valvbildande bultning. 4.4 Upphängning av löskärna En löskärnas volym kan stabiliseras genom att den installerade förstärkningen bär upp egentyngden av det trasiga bergmaterialet där tyngden fördelas på varje bult (Figur B10:15). Metodiken innefattar att bestämma trolig höjd (pilhöjd, f ) på den lösa bergmassan. Pilhöjden motsvarar minsta längd av bulten för att förstärka bergmassan vilket tillsammans med förankringslängden motsvarar totala bultlängden. Pilhöjden används sedan för att beräkna bultavståndet mellan bultarna (Stille, 1980; Stille m.fl., 2004). Lämpligt bultavstånd kan uttryckas som (modifierad från ursprungsformeln Stille, 1980): S = f yd A s (f h t ) g ρ I det följande beskrivs dock hur lämpligt bultavstånd tas fram med hjälp av partialkoefficienter: 1) Använd tunnelns eller rummets tänkta spännvidd samt uppskatta eller bestäm bergmassans friktionsvinkel,. Bestäm/uppskatta horisontella- och vertikala belastningen, qh respektive qv, vilka motsvaras av bedömd/uppmätt horisontal- och vertikalspänning vinkelrätt tunnelns axel. 2) Beräkna den lösa bergmassans pilhöjd, f, m.h.a. tunnelns bredd B, Ekvation (B10:28a) enligt Figur B10:15 och Ekvation (B10:28b) modifierat från Stille (1980): f = B 2 tan (45 2 ), (B10:28a) f = B 2 q v 8 q h, (B10:28b)

177 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:29 (51) 3) Använd sedan det största värdet på f som erhålls ur Ekvationerna (B10:28a) och (B10:28b) som karaktäristiskt värde (f = fk) till beräkning av karaktäristisk last (Wk) enligt Ekvation (B10:29a): W k = (f k h t ) g ρ (B10:29a) där g = tyngdaccelerationen, = bergmassans densitet, och ht= avstånd mellan tak och anfang för aktuell tunnel. 4) Beräkna sedan dimensionerande last Wd. Detta sker med hjälp av karaktäristisk last och partialkoefficienterna d och G;dst (se Tabell B10:3) och Ekvation (B10:29b): W d = W k γ d γ G;dst (B10:29b) 5) Beräkna bultarnas dimensionerande bärförmåga enligt Ekvation (B10:30), där fyk är karaktäristiskt draghållfasthetsvärde för stålet (se Tabell B10:5) och värdet på partialkoefficienten S beror på dimensioneringssituation och kan hämtas ur Tabell B10:4: f yd = f yk S (B10:30) 6) Beräkna slutligen lämpligt bultavstånd, S, genom att använda gränsuttrycket i Ekvationen (B10:31) och utfallet från Ekvationerna (B10:29b) och (B10:30): S 2 f yd A s W d (B10:31) där As är stålets (bultarnas tvärsnittsarea) och fyd = dimensionerande bärförmåga för bulten enligt Ekvation (B10:30). 7) Kontrollera att följande förhållande mellan sprickavstånd och bultlängd uppfylls: S < 0.5 till 0.7 L b, (B10:32) och använd sedan det minsta värdet på S som erhålls ur Ekvationerna (B10:31) och (B10:32) som erforderligt bultavtånd. Notera att metoden inte, eller enbart delvis, tar hänsyn till följande: bergmassans hållfasthet, och primärspänningar.

178 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:30 (51) q v Undre gräns för naturligt bärande valv f H b L b h t S 45- / 2 Volym som bärs av en bult q h B Figur B10:15 Princip samt beteckningar för upphängning av löskärna. 4.5 Upphängning i ovanförliggande bärkraftigt/horisontellt skiktat berg Metoden bygger på att ett eller flera skikt med löst horisontellt skiktat berg skall förankras med bultar i ovanförliggande fast skikt. Antalet bultar beräknas utifrån att den installerade förstärkningen bär upp egentyngden av det skiktade lösa bergmaterialet där tyngden fördelas lika på varje enskilt förstärkningselement. Metoden går ut på att (i) först bestämma vikten av löst horisontellt skiktat berg, och (ii) sedan beräkna antalet bultar som krävs för att en viss säkerhetsfaktor skall uppnås. Höjden av löst horisontellt skiktat berg motsvarar minsta längd av bulten för att förstärka bergmassan vilken tillsammans med förankringslängden ger totala bultlängden. Förhållandet mellan last och förstärkningsbehov uttrycks enligt följande (enligt ursprungsformeln från Bjurström & Heimerson, 1975): W = S 1 S 2 h γ = B g n Det bör noteras att i denna formel motsvarar bergets tunghet (dvs. g) och att Bg/n är den dimensionerande hållfastheten för bergbulten. I det följande föreslås istället att detta beräknas per area takyta som varje bult skall bära enligt gränsuttrycket i Ekvation (B10:33a) mellan dimensionerande last och hållfasthet, och Figur B10:16: W d < A s f yd (B10:33a) där dimensionerande (Wd) last bestäms enligt Ekvation (B10:33b): W d = W k γ d γ G;dst (B10:33b) med hjälp av partialkoefficienterna d och G;dst (se Tabell B10:3) och karaktäristisk last (Wk) enligt Ekvation (B10:33c):

179 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:31 (51) W k = S 1 S 2 h g ρ (B10:33c) Den dimensionerande hållfastheten bestäms enligt: f yd = f yk S (B10:33d) där fyd = dimensionerande bärförmåga för bulten och fyk är karaktäristiskt draghållfasthetsvärde för stålet (se Tabell B10:5). Partialkoefficient S kan hämtas ur Tabell B10:4. Ekvationerna (B10:33a-d) kan även sättas samman till ett uttryck för att ta fram bultavstånden S1 och S2. Det går att, exempelvis, anta ett avstånd för S1 för att beräkna fram S2 eller tvärtom enligt följande: S 1 S 2 f yk h g ρ γ d γ G;dst S A s (B10:33e) As S1 S2 h = Stålets (bultens) tvärsnittsarea, = bultavstånd vinkelrätt tunnelns/bergrummets längdriktning, = bultavstånd i tunnelns/bergrummets längdriktning, = höjd av osäkert berg, = bergmassans densitet, Notera att metoden inte tar hänsyn till följande: bergmassans hållfasthet, och primärspänningar Fast skikt Löst skikt = h W h S 1 S 1 S 2 Figur B10:16 Princip samt beteckningar vid upphängning i ovanliggande bärkraftigt berg (efter Bjurström & Heimersson, 1975).

180 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:32 (51) 5 DIMENSIONERING AV SPRUTBETONGSFÖRSTÄRKNING 5.1 Inledning Vid dimensionering av sprutbetongen bör följande dimensioneringsfall kontrolleras: god vidhäftning och vidhäftningsbrott i sprutbetong p.g.a. bergblock, dålig vidhäftning och böjbrott i sprutbetong, stansning av berg genom sprutbetong mellan bultar (god vidhäftning), stansning av bultbricka genom sprutbetong (dålig vidhäftning). Exempel på metodik redovisas i Figur B10:17. För bärande huvudsystem där berg och förstärkning samverkar bör sprutbetong installeras tillsammans med bergbultar. För de fall då sprutbetong installeras utan bultförstärkning i berget (t.ex. för skydd mot lösa stenar, arbetarskydd, etc.) så bidrar sprutbetongen ej till samverkan mellan berg och bergförstärkning. Med samverkan mellan berg och bergförstärkning menas att bergförstärkningen skapar ett mottryck och hindrar utfall av bergblock i bergmassan, dvs. samverkan bidrar till att "hjälpa" bergmassan att bära last. Med samverkan mellan sprutbetong och bult avses att belastningen på sprutbetongen delvis kan överföras till bultar (bultbrickor), dvs. att bultarna kan fungera som stödpunkter (upplag) till det "skal" som sprutbetongen utgör. Störst samverkan erhålls om sprutbetongen är förankrad med bergbultar. Detta sker genom att brickor installeras utanpå eller inuti sprutbetongskiktet. Den samverkande delen av sprutbetongen beror då på var i sprutbetongskiktet som brickan installeras. Vid god vidhäftning är behovet av samverkan mellan sprutbetong och bergbult inte avgörande för stabiliteten hos bergkonstruktionen i de flesta dimensioneringssituationer. Det finns dock fall då samverkan mellan sprutbetong och bultar är till fördel, t.ex. då deformationerna i bergmassan är så stora att sprutbetongen spricker upp tillsammans med underliggande berg (även vid god vidhäftning mellan sprutbetong och berg). Vid dålig vidhäftning krävs samverkan mellan sprutbetong och bult för att en förstärkningseffekt skall erhållas från sprutbetongen. Då bergmassan inte kan anses bära sig själv eller då ingen förstärkningseffekt från bultarna kan förväntas på grund av dålig bergkvalitet bör dimensioneringsfallet med tyngdkraftsbelastat valv av sprutbetong eller betong kontrolleras. Det bör också noteras att de geometriska lastfall som beskrivs i detta kapitel endast är exempel på laster (storlek och form) som kan uppkomma. De beräkningar som redovisas gäller för dessa exempel. För andra lastfall kan gränsuttrycken behöva modifieras. Val av lastfall och beräkningsmodell måste, som tidigare angivits, göras med stor omsorg.

181 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:33 (51) Figur B10:17 Exempel på metodik för analytisk dimensionering av sprutbetongförstärkning.

182 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:34 (51) 5.2 God vidhäftning och vidhäftningsbrott i sprutbetong p.g.a. löst berg/bergblock För det fall då vidhäftningen anses vara god utförs dimensioneringen utifrån att lasten från bergmassan skall bäras av vidhäftningen mellan sprutbetong och bergmassan. Exemplen nedan utgör några av alla möjliga former/storlekar som kan tänkas vara möjliga för lasten som verkar på sprutbetongen: cirkulär på bergytan (konisk form i rymden), kvadratisk på ytan (pyramidisk form i rymden) och rektangulär på ytan (långsträckt kil i rymden). I det följande förutsätts att bergbultar dimensionerats för att bära övriga eventuella block som bildas av sprickplan (dvs. bultar som korsar andra sprickplan) med systematiskt bultmönster och att ingen samverkan mellan sprutbetong och bultar krävs. I Figur B10:18 visas ett exempel på ett pyramidiskt block. Vid de fall där långsträckta kilar uppträder parallellt med ett tänkt bultmönster, med andra ord om kilen ryms mellan bultraderna, bör en inbördes förskjutning ske av bultraderna. Detta görs för att avgränsa storleken på det långsträckta blockets yta mot sprutbetong utan mothållande kraft från bultar. Figur B10:18 Exempel med pyramidisk last på sprutbetong. Notera att samverkan mellan bult och sprutbetong inte förutsätts, dvs. att bultbricka enligt figuren ej krävs. Vid dimensionering av sprutbetong gentemot ett block av pyramidisk form då god vidhäftning antas råda kan följande gränsuttryck användas: W d adk m O m C (B10:34a)

183 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:35 (51) Uttrycket är modifierat från Fredriksson (1995) för att vara anpassat till Eurokod där den dimensionerande lasten (Wd) bestäms med hjälp av partialkoefficienterna d och G;dst (se Tabell B10:3) och karaktäristisk last (Wk) är: W d = W k γ d γ G;dst (B10:34b) För Ekvationerna (B10:34a) och (B10:34b) gäller att: σadk δm Om γc Wk d G;dst = karakteristisk vidhäftningshållfasthet mellan sprutbetong och bergmassan, se Tabell B10:4, = lastupptagande bredd mellan sprutbetong och berg, se Tabell B10:6, = omkretsen för den lastupptagande ytan mellan sprutbetong och berg, = partialkoefficient betonghållfasthet, se Tabell B10:4. = blocket/bergets karaktäristiska tyngd, = partialkoefficient last, se Tabell B10:3, och = partialkoefficient last, se Tabell B10:3. Den lastupptagande bredden, δm, kan antas vara en funktion av sprutbetongskiktets tjocklek, tc, enligt Tabell B10:6. Bredden (δm) anges som en bredd i mm per längdmeter längs det lastöverförande sprickplanet. Nedan redovisas endast några värden på lastupptagande bredd. Fler värden finns publicerade i Stille m.fl. (1988) samt Holmgren (1979). Tabell B10:6 Förhållande mellan sprutbetongtjocklek och lastupptagande bredd (Stille m.fl., 1988; Holmgren, 1979). Sprutbetongskiktets tjocklek, t c (mm) Lastupptagande bredd, δ m, (mm/m) Ett antal antaganden bör göras avseende: karaktäristisk vidhäftningshållfasthet mellan sprutbetong och berg, storleken på den last som kan tänkas belasta sprutbetongen mellan bultarna i det valda bultmönstret. Beräkningsgången för dimensionering av den erforderliga sprutbetongtjockleken, tc, vid god vidhäftning och mot vidhäftningsbrott är:

184 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:36 (51) 1) Skapa ett diagram där erforderlig vidhäftning som funktion av olika bultavstånd (systematiskt bultmönster) redovisas för olika sprutbetongtjocklekar och antagen last, med nyttjande av Ekvationerna (B10:34a) och (B10:34b) samt Tabell B10:6. 2) Utifrån den valda karakteristiska vidhäftningen och det därefter valda bultavståndet utvärderas vilken sprutbetongtjocklek som krävs enligt diagrammet som skapats i punkt 1. Ett exempel visas i Figur B10:19, där följande antagande har gjorts: God vidhäftning anses råda då den karakteristiska vidhäftningshållfastheten (σadk) 0.5 MPa, vilket är ett vanligt antagande för kristallint berg av god kvalitet. Partialkoefficient betonghållfasthet, γc = 1.5 (varaktiga dimensioneringssituationer). Systematiskt bultmönster med c-c 2 m. Pyramidlasten Wk utgörs av ett block med sidolutningen α = 45. Densiteten på bergmassan = 2700 kg/m 3. Partialkoefficient last, γd = 1.0 (säkerhetsklass 3). Partialkoefficient last, γg;dst = 1.1 (varaktiga dimensioneringssituationer samt permanenta & ogynnsamma laster). Det är lämpligt att göra diagrammet för flera olika sprutbetongtjocklekar. I Figur B10:19 redovisas resultaten för tc = 40, 60 och 80 mm. I detta exempel ger kravet σadk 0.5 MPa att minsta tc = bör vara 60 mm för ett c-c avstånd på bultarna på 2 m. För andra lastfall (geometrier) måste beräkningen göras om med modifierade lastuttryck.

185 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:37 (51) σadk = 0.5 MPa c-c bult = 2 m Figur B10:19 Exempel på beräknad erforderlig karaktäristisk vidhäftning för olika sprutbetongtjocklekar som funktion av bultavståndet i ett kvadratiskt bultmönster för en antagen pyramidlast där α = 45 i Figur B10: Dålig vidhäftning och böjbrott i sprutbetong För de fall då vidhäftningen mellan sprutbetong och berg antas vara dålig eller då bergmassan är kraftigt uppsprucken, förutsätts att sprutbetongen bär lasten med hjälp av momentupptagande förmåga och att betongen är förankrad med bergbultar. Den momentupptagande förmågan i fiberarmerad sprutbetong beräknas ur sprutbetongens böjdraghållfasthet. För osprucket stadium motsvarar detta sprutbetongens dragspänning vid "första sprickan". Den momentupptagande förmågan hos fiberarmerad sprutbetong, Rm, kan beräknas med antagandet att Rm Mbrott gäller för att uppnå stabilitet där Mbrott är det karaktäristiska värdet för maximalt böjmoment (modifierat från Fredriksson, 1995). Vid dimensionering av sprutbetong gentemot böjbrott i sprutbetong då dålig vidhäftning antas råda kan gränsuttrycket i ekvation B10:35a användas.

186 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:38 (51) W d f 2 flcrk t c, (B10:35a) γ c 6 Uttrycket är modifierat från Fredriksson (1995) för att vara anpassat till Eurokod där dimensionerande last (Wd) kan bestämmas med hjälp av partialkoefficienterna d och G;dst (se Tabell B10:3) och karaktäristisk last (Wk): W d = W k γ d γ G;dst (B10:35b) För Ekvationerna (B10:35a) och (B10:35b) gäller att: fflcrk tc γc Wk d G;dst = sprutbetongens böjdraghållfasthet (karaktäristiskt värde), se Tabell B10:5. = sprutbetongens tjocklek, och = partialkoefficient betonghållfasthet, se Tabell B10:4. = karaktäristiskt moment som utgörs av maximala böjmomentet Mbrott, = partialkoefficient last, se Tabell B10:3, och = partialkoefficient last, se Tabell B10:3. Storleken på maximala böjmomentet beror av lastfördelningen på sprutbetongen. För de fall där bergmassan är mycket uppsprucken kan det vara rimligt att anta att lasten motsvaras av någon form av löskärna som belastar sprutbetongen mellan bultarna. Storleken på löskärnan kan uppskattas med hjälp av bergmassans inre friktionsvinkel, se Figur B10:20. Maximalt moment kan uppkomma vid fältmitt (mitt emellan bultarna) eller vid upplag (vid bult). Andra belastningsfall än en löskärna kan också förekomma, t.ex. långsträckta kilar, för vilka en annan beräkning av moment måste göras. Belastning från berget Löskärna Figur B10:20 Exempel på lastfall för dålig vidhäftning mellan berg och sprutbetong (ur Fredriksson, 1995).

187 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:39 (51) Dimensionering av sprutbetong vid dålig vidhäftning dvs. där lasten skall bäras med hjälp av sprutbetongens momentupptagande förmåga kan utföras som följer: 1) Utifrån belastning från berget bestäms det karaktäristiska värdet för det maximala böjmomentet, Mbrott, i sprutbetongen. Detta kan göras m.a.p. bultavstånd (systematiskt bultmönster) och vinkeln på löskärnan genom att ansätta sprutbetongen som en platta på pelare som belastas. Momentfördelningen (mx, my och tx) kan sedan beräknas med hjälp av t.ex. med teorier för balkar och plattor. Ett exempel på en sådan beräkning visas i Figur B10:21. Figuren visar ett diagram från beräkningar av moment i upplag (bult) i sprutbetongen från en löskärna som skapar en last med vinkeln α = 45 respektive α = 30. För andra lastfall (geometrier) måste en ny beräkning av lasten göras. 2) Använd böjmomentets (maximala momentet) karaktäristiska värde för att bestämma erforderlig tjocklek med avseende på bultavstånd och storlek på löskärnan (vinkeln ) utifrån Ekvationerna (B11:35a) och (B11:35b). Detta kan redovisas i diagramform med erforderlig sprutbetongtjocklek som funktion av bultavståndet. Figur B10:21 Maximala momentets karaktäristiska värden vid upplag (ur Fredriksson, 1995), m.a.p. bultavstånd och vinkeln på löskärnan. Resultat från numerisk analys av axialsymmetriska skal, med α=45 och α=30 i Figur B10:20.

188 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:40 (51) I Figur B10:22 redovisas ett exempel på ett sådant diagram där erforderlig sprutbetongtjocklek visas som funktion av bultavståndet, och där följande antaganden gjorts: Böjdraghållfastheten, fflcrk = 4.0 MPa. Bultbrickan är placerad utanpå sprutbetongen och har diametern 160 mm. Partialkoefficient betonghållfasthet γc = 1.5 (varaktiga dimensioneringssituationer). Maximala böjmomentet, Mbrott, (karaktäristiskt värde) vid upplag (vid bultbricka) är bestämt med hjälp av Figur B10:21. Partialkoefficient last, γd = 1.0 (säkerhetsklass 3). Partialkoefficient last, γg;dst = 1.1 (varaktiga dimensioneringssituationer samt permanenta & ogynnsamma laster). För andra lastfall (geometrier) måste beräkningen göras om med modifierade lastuttryck. Figur B10:22 Exempel på beräknade erforderliga sprutbetongtjocklekar som funktion av bultavståndet i ett kvadratiskt bultmönster vid momentbelastning (dvs. vid noll vidhäftning) för en antagen pyramidlast där α = 30 respektive 45 i Figur B10:20.

189 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:41 (51) 5.4 Stansning av berg genom sprutbetong mellan bultar (god vidhäftning) Kontroll av sprutbetong som ytförstärkning gentemot stansning av bergblock kan göras på motsvarande sätt som vid kontroll av vidhäftningsbrott av bergblock. Detta dimensioneringsfall ger liten erforderlig sprutbetongtjocklek för i princip alla vanliga bultavstånd. Fallet är därför sällan dimensionerande. Följande gränsuttryck för lasten, W, kan användas: W d bkt c O m C (B10:36a) Uttrycket är modifierat från Fredriksson (1995) för att vara anpassat till Eurokod där den dimensionerande lasten (Wd) bestäms med hjälp av partialkoefficienterna d och G;dst (se Tabell B10:3) och karaktäristisk last (Wk): W d = W k γ d γ G;dst (B10:36b) För Ekvationerna (B10:36a) och (B10:36b) gäller att: bk tc Om γc Wk d G;dst = sprutbetongens karakteristiska skjuvhållfasthet, se Tabell B10:5, = sprutbetongskiktets tjocklek, = omkrets för det belastande blocket/berget, = partialkoefficient betonghållfasthet, se Tabell B10:4, = blocket/bergets tyngd, = partialkoefficient last, se Tabell B10:3, och = partialkoefficient last, se Tabell B10:3. Beräkningsgången för kontroll av sprutbetong med hänsyn till stansning av berg genom sprutbetongen är som följer: 1) Skapa ett diagram där erforderlig sprutbetongtjocklek som funktion av olika bultavstånd (systematiskt bultmönster) redovisas för olika laster. Använd Ekvationerna (B10:36a) och (B10:36b) samt de antaganden som gjorts i avsnitt 5.2 om storleken på den last som kan tänkas belasta sprutbetongen mellan bultarna i det valda bultmönstret. Förslagsvis bör motsvarande diagram skapas för flera troliga fall av belastning (form). 2) Använd diagrammet för att bedöma vilken sprutbetongtjocklek, tc, som krävs för aktuellt bultavstånd för att inte få genomstansning av bergblock genom sprutbetongen.

190 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:42 (51) Ett exempel på ett sådant diagram visas i Figur B10:23, där följande antagande har gjorts: Sprutbetongens karakteristiska skjuvhållfasthet, tbk = 2 MPa. Partialkoefficient betonghållfasthet, γc = 1.5 (varaktiga dimensioneringssituationer). Lasten Wk utgörs av ett block med sidolutningen = 30 respektive 45 (se exempel på last i Figur B10:18). Densiteten på bergmassan, ρ = 2700 kg/m 3. Partialkoefficient last, γd = 1.0 (säkerhetsklass 3). Partialkoefficient last, γg;dst = 1.1 (varaktiga dimensioneringssituationer samt permanenta & ogynnsamma laster). För andra lastfall (geometrier) måste beräkningen göras om med modifierade lastuttryck. Figur B10:23 Exempel på beräknad erforderlig sprutbetongtjocklek som funktion av bultavståndet i ett kvadratiskt bultmönster med hänsyn till genomstansning av pyramidiska block med α = 30 respektive 45 i Figur B10:18.

191 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:43 (51) 5.5 Stansning av bultbricka genom sprutbetong (dålig vidhäftning) Kontroll av sprutbetong som ytförstärkning gentemot genomstansning av bultbricka bör utföras för de fall då ingen vidhäftning mellan berg och sprutbetong kan tillgodoräknas. Metodiken är densamma som beskrivits i föregående avsnitt men bärförmågan hos sprutbetongen bör bestämmas via modifierad metod enligt Holmgren (1992). Erforderlig sprutbetongtjocklek (bärförmåga för sprutbetongen) för exemplet i Figur B10:24 kan bestämmas med hjälp av följande gränsuttryck för lasten, W: W d bk t c (2b+t c ) C, (B10:37a) Uttrycket är modifierat från Holmgren (1992) för att vara anpassat till Eurokod där den dimensionerande lasten (Wd) bestäms med hjälp av partialkoefficienterna d och G;dst (se Tabell B10:3) och karaktäristisk last (Wk): W d = W k γ d γ G;dst (B10:37b) S Snitt A - A Bult A A S = bultavstånd Belastande volym Figur B10:24 Exempel på belastning på bultbricka för antagen pyramidisk last mellan bergbultarna. För (B10:37a) och (B10:37b) gäller att: bk tc Om γc 2b Wk d G;dst = sprutbetongens karakteristiska skjuvhållfasthet, se Tabell B10:5, = sprutbetongskiktets tjocklek, = omkrets för det belastande blocket/berget, = partialkoefficient betonghållfasthet, se Tabell B10:4, = bultbrickans ekvivalenta diameter, = blocket/bergets tyngd, = partialkoefficient last, se Tabell B10:3, och = partialkoefficient last, se Tabell B10:3.

192 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:44 (51) Beräkningsgången för dimensionering av sprutbetongen vid stansning av bultbricka genom sprutbetongen är som följer: 1) Skapa ett diagram där erforderlig sprutbetongtjocklek som funktion utav olika bultavstånd (systematiskt bultmönster) redovisas för olika laster, t.ex. med användande av Ekvationerna (B10:37a) och (B10:37b). Förslagsvis bör motsvarande diagram skapas för flera olika belastningsfall. 2) Använd diagrammet för att bedöma vilken sprutbetongtjocklek, tc, som krävs för olika bultavstånd för att inte få genomstansning av bultbricka genom sprutbetongen. Ett typexempel visas i Figur B10:25, där följande antagande har gjorts: Sprutbetongens karakteristiska skjuvhållfasthet bk = 2 MPa. Partialkoefficient betonghållfasthet, γc = 1.5 (varaktiga dimensioneringssituationer). Last Wk enligt Figur B10:24 (block med sidolutningen = 30 respektive 45 ) Densiteten på bergmassan ρ = 2700 kg/m 3. Partialkoefficient last, γd = 1.0 (säkerhetsklass 3) För detta fall är partialkoefficient last, γg;dst = 1.1 (varaktiga dimensioneringssituationer samt permanenta & ogynnsamma laster). För andra lastfall (geometrier) måste beräkningen göras om med modifierade lastuttryck. Figur B10:25 Exempel på beräknad erforderlig sprutbetongtjocklek som funktion av bultavståndet i ett kvadratiskt bultmönster med hänsyn till genomstansning av bultbricka med en diameter på 160 mm för pyramidiska block med α = 30 respektive 45 i Figur B10:24.

193 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:45 (51) 5.6 Tyngdkraftsbelastat valv av sprutbetong eller betong Vid dålig bergtäckning då berget inte kan anses bära sig självt (inga horisontella krafter i berget) eller om bergmassan har låg hållfasthet, kan ett tyngdkraftsbelastat valv av betong eller sprutbetong utgöra ett alternativ till bultar och ytförstärkning med sprutbetong för att stabilisera berget. För ett tyngdkraftsbelastat valv antas att ovanförliggande löst berg belastar valvet genom gravitation. I princip bör sprutbetongförstärkningen beaktas som en båge endast om den har en god valvform dvs. om den i sin helhet är konvex uppåt. Om sprutbetongens båge avviker från trycklinjen har ingen avgörande betydelse för dimensioneringen, dock förutsätts att bågen dras ner till sulan så att bågen har ett riktat upplag från sulan (Holmgren, 1992). Metoden bygger på antagandet att endast tryckbelastning uppstår i valvet, dvs. lasten tas upp genom valvverkan. Nedan redovisas hur tjockleken för betong/sprutbetong kan uppskattas för två olika lastfall, nämligen sinusformad last och jämnt utbredd last i hjässan av exempelvis en tunnel: 1. Bestämning av erforderlig sprutbetongtjocklek tc med sinusfördelad last i hjässan (Holmgren, 1992) enligt framtagna uttrycket: t c = 2 B q 6.3 f ccd 1 + B2 10 f 2 2. Bestämning av sprutbetongtjocklek tc med jämnt utbredd last i hjässan (Stille & Nord, 1990) enligt framtagna uttrycket: q B2 t c = 8 f f ccd Dessa två uttryck modifieras vid användande av partialkoefficienter där dimensionerande hållfastheten fccd motsvaras av: f ccd = f ck γ c α cc (B10:38a) och där dimensionerande last är q = Wd vilket motsvaras av: q = W d = W k γ d γ G;dst. (B10:38b) Genom att använda Ekvationerna (B10:38a) och (B10:38b) i uttrycket för sinusfördelad last i hjässan (punkt 1) erhålls följande ekvation för erforderlig sprutbetongtjocklek tc: t c = 2 B W k γ d γ G;dst 6.3 ( f ck γc α cc) (1 + B2 10f 2) (B10:39a)

194 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:46 (51) Genom att använda Ekvationerna (B10:38a) och (B10:38b) i uttrycket för jämt utbredd last i hjässan (punkt 2) erhålls följande ekvation för erforderlig sprutbetongtjocklek tc: t c = W k γ d γ G;dst B 2 8 f ( f ck γc α cc) där (B10:39b) tc f fccd fck γc αcc B q d G;dst = erforderlig tjocklek på sprutbetong/betong, = pilhöjd för trycklinje, = betongens dimensionerande tryckhållfasthet, = betongens karaktäristiska tryckhållfasthet, = partialkoefficient betonghållfasthet, se Tabell B10:4, = koefficient, se Tabell B10:5, = tunnelns bredd, och = belastning från bergmassan som motsvaras av den utbredda last som utgörs av volymen och densiteten av bergmassan per längdmeter tunnel (MPa/längdmeter tunnel). = partialkoefficient last, se Tabell B10:3, och = partialkoefficient last, se Tabell B10:3. I dessa anvisningar rekommenderas att anta att pilhöjden för trycklinjen sätts lika med tunneltakets pilhöjd för att erhålla ett konservativt värde på tc. För andra lastfall än ovanstående måste beräkningen göras om med modifierade lastuttryck.

195 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:47 (51) 6 FÖRFÖRSTÄRKNING 6.1 Inledning Ibland kan bergmassan ha så låg hållfasthet eller en spänningssituation så att risk för stora utfall sker direkt efter sprängning, dvs. omöjliggör att förstärkning installeras efter sprängning och skrotning av bergmassan. Vid dessa situationer kan en förbultning eller så kallad spiling" utföras där bultarna riktas i tunnelns längdriktning, se Figur B10:26. Även andra typer av förförstärkning kan utföras i dåligt berg/jord med till exempel pålar, spont, plank eller balkar som slås in framför fronten. Förbultning kan även utföras i portaler i bergskärningar eller i bergkonstruktioner med liten bergtäckning. Förförstärkningen kan sedan kombineras med stödjande bågar, exempelvis av sprutbetong. I detta avsnitt beskrivs hur förförstärkningen bör utföras, samt dess funktion och vad som bör beaktas vid dimensioneringsarbetet. Inga beräkningssätt eller anvisningar redovisas men ett exempel på metodik för analytisk dimensionering av förbultning visas i Figur B10:27. Figur B10:26 Schematisk figur på förbultning (spiling).

196 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:48 (51) Sammanställning av tillgängliga indata Identifiering av trolig brottform/ belastning runt tunnel/rum Välj lämpliga förstärkningselement: bulttyp metod för ytförstärkning Beakta detaljnivån på indata dvs. var i dimensioneringsaktiviteterna projektet står Bergförhållanden: Liten bergtäckning Till större del lös/trasig bergmassa Breda krosszoner Förstärkningsdimensionering: Spiling Sprutbetongbågar i samband med spiling Överbryggande av svaghetszoner Figur B10:27 Exempel på metodik för analytisk dimensionering av förbultning. 6.2 Spiling Förbultningens funktion bygger på att "löst" material över tunneln bärs i tunnelns längsled av förbultningen eller av förbultningen i samverkan med bergmassan som en balk eller ett valv. Förbultningens omfattning är därmed en funktion av last, bergkvalitet samt avstånd mellan upplag. Avståndet mellan upplagen definieras som avståndet mellan förstärkt tunnelvalv och stabilt berg i tunnelfront. I Figur B10:28 illustreras spiling över en tunnel med liten bergtäckning och genom en svaghetszon (dåligt berg). I dimensioneringen bör konstruktören redovisa lämplig bärighetsmodell. Följande bör beaktas: bergtäckning, bergmassans egenskaper, överlast (geoteknisk last och övriga laster), förstärkningens bärförmåga, längd mellan upplag och

197 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:49 (51) upplagsreaktionen. Analys kan utföras antingen numeriskt eller analytiskt. Projekteringen bör vara anpassad till drivnings- och förstärkningsmetodik (dvs. salvlängd och successiv installation av permanent förstärkning) så att villkoren för bärighetsmodellen kan uppfyllas. Figur B10:28 Längdsektion över tunnel med spiling och exempel på bärighetsmodeller, balk och valv. 6.3 Sprutbetongbågar i samband med spiling Upplagen för spilingen utgörs vanligen av sprutbetong men kan utföras med gitterbågar ("lattice girders") eller stålbågar. Specifik förstärkning kan erfordras för spilingupplagen då upplagen kan bli högre belastade än omgivande berg. Sprutbetongupplag kan utformas som tryckt valv om kontinuerlig och jämn/rätt form kan förutsättas. Detta kräver normalt utfyllnadssprutning och att tunnelformen kan anpassas till valvlinjen (trycklinjen). Eftersom lasten från spilingen kan uppträda på delar av tvärsnittet bör sprutbetongvalv (även kallat bågar) utföras med armerad sprutbetong och eventuellt förankras till berg. Vid dimensionering av upplag med sprutbetongvalv bör bärighetsmodellen redovisas där följande punkter beaktas: Sprutbetongvalv bör dimensioneras för hela tvärsnittet, Figur B10:29, samt för lokala lastfall, Figur B10:30. Sprutbetongvalvet kan dimensioneras som "fribärande" d v s enbart med stöd från berget. Sprutbetongvalvet kan alternativt dimensioneras som samverkanskonstruktion mellan berg och sprutbetong. Dimensionering kan utföras numeriskt eller analytiskt.

198 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:50 (51) Figur B10:29 Sprutbetongvalv med utbredd last från spiling, fribärande och bergförankrad. Figur B10:30 Illustration över lokalt lastfall och exempel på bärighetsmodell. 6.4 Överbryggande av svaghetszoner Vid mindre svaghetszoner t.ex. lerslag och krosszon kan det ofta antas att sprutbetongen kan överbrygga zonen och bibehålla förstärkningseffekten. Dock bör kontroll göras av: vidhäftningshållfasthet, och böjspänning i sprutbetongskiktet. Detta kan utföras enligt de rekommendationer som har angetts tidigare i denna bilaga. I Holmgren (1992) finns också exempel på dimensioneringsmetodik för detta fall. Ovanstående förutsätter att utbredningen utav det sämre bergpartiet är för kort för att tilldelas en egen sektion, val av sektioner i berganläggningen beskrivs i Bilaga 5. En ingenjörsmässig bedömning måste göras huruvida en svaghetszon kan antas vara: (i) för liten för särskilda åtgärder m.a.o. den generella förstärkningen är tillräcklig, (ii) så stor att zonen bör dimensioneras enligt överbryggande av svaghetszoner och dimensionering

199 Bilaga 10: Analys med analytiska metoder B10:51 (51) av sprutbetongbågar eller, (iii) tillräcklig stor för att tilldelas en egen sektion med högre krav på dimensionerad förstärkning. Vid överbryggning av svaghetszon förankras förstärkningen över zonen i bultar installerade i bra bergmassa på var sida om svaghetszonen. Normalt nyttjas inga bultar i själva svaghetszonen.

200 Bilaga 11: Analys med numeriska metoder B11:1 (11) BILAGA 11: ANALYS MED NUMERISKA METODER

201 Bilaga 11: Analys med numeriska metoder B11:2 (11) 1 ALLMÄNT I många fall är geometrier, belastningsförhållanden och/eller materialbeteenden för en bergkonstruktion mer komplexa än vad som kan hanteras i analytiska (slutna) lösningar. Principiellt är det endast cirkulära och elliptiska tunneltvärsnitt som kan behandlas analytiskt vad gäller spänningsanalyser, och då endast med antagande om linjärelastiskt materialbeteende och för vissa spänningsförhållanden. Empiriska metoder är begränsade till förhållanden representativa för underliggande data och kan inte nyttjas för beräkning av spänningar eller deformationer i bergmassan. Med start under senare delen av 1960-talet har numeriska metoder och modellanalyser tagits fram för att möta behovet av beräkningsmetoder för mer generella fall. Numerisk analys har utvecklats till ett användbart och viktigt verktyg för dimensionering av bergkonstruktioner, dels eftersom berg är ett komplext material, dels eftersom geometrierna ofta är komplexa för ytligt belägna tunnlar och bergrum. Användandet av numeriska analyser har under senare år ökat kraftigt, till stor del beroende på mer lättillgänglig datorkapacitet. Förutom att kunna ta hänsyn till mer komplexa (godtyckliga) geometrier, finns idag även ett stort antal konstitutiva (material) samband för att beskriva de olika aspekterna av ett bergmaterial eller en bergmassa. Olika typer av förstärkningselement (bultar, sprutbetong, betongkonstruktioner, etc.) kan inkluderas i beräkningarna och det samlade, samverkande, beteendet hos en förstärkt bergtunnel analyseras. Tredimensionella beräkningar, i vilka olika geometriska förenklingar inte behöver göras, är också praktiskt tillämpbara med dagens beräkningsprogram. Numeriska analyser kan användas för såväl spännings- som deformationsanalyser. Metoderna är därför tillämpbara i olika skeden av dimensioneringsprocessen. Vanligtvis nyttjas dock numeriska analyser i de skeden där en mer noggrann analys krävs, och där förenklande antaganden (i analytiska och/eller empiriska metoder) inte kan rättfärdigas. 2 NUMERISKA METODER Numeriska modellanalyser bygger på användandet av en eller flera numeriska beräkningsmetoder. Befintliga metoder kan delas in i två huvudgrupper (se även Tabell B11:1 och Figur B11:1): kontinuumsmodeller, och diskontinuumsmodeller. Tabell B11:1 Modellanalyser av diskontinuerlig bergmassa med kontinuumsrespektive diskontinuumsmodell (Nordlund m.fl., 1998). Kontinuumsmodell Diskontinuumsmodell Bergmassans egenskaper Ekvivalent bergmassa Intakt berg och diskontinuiteter Rörelser i berget Deformationer behandlade med kontinuumsmekanik Glidning och rotationsmekanik

202 Bilaga 11: Analys med numeriska metoder B11:3 (11) Kontinuum Diskontinuum Kontinuum Intakt berg Figur B11:1 Sprickig bergmassa Minskande sprickavstånd Exempel på kontinuum och diskontinuum för bergmassor (efter Edelbro, 2003). I en kontinuumsmodell beskrivs hela bergmassan som ett kontinuerligt (sammanhängande) material. Inga sprickor, förkastningar, etc. (diskontinuiteter) simuleras explicit i modellen. Påverkan från diskontinuiteter inkluderas istället via ekvivalenta parametrar för bergmassan. Enstaka diskontinuiteter brukar dock kunna inkluderas explicit i en del typer av kontinuumsmodeller. Rörelser i bergmassan beskrivs genom kontinuumsmekanik vilket innebär att de generella effekterna av t.ex. den hållfasthetsnedsättning som diskontinuiteter ger kan studeras, medan det lokala deformationsmönstret inte kan analyseras. I diskontinuumsmodellerna beskrivs det intakta berget och sprickorna var för sig, dvs. via olika konstitutiva samband. Dessa är sedan kopplade i beräkningsmodellen. Detta innebär att bergmassans rörelser kan beskrivas via deformationer av det intakta berget, rörelser längs sprickplan, samt separation och rotation av bergblock. I dessa två huvudgrupper återfinns några olika numeriska metoder. Några av de vanligaste av dessa listas i Tabell B11:2. Bland kontinuumsmetoderna särskiljer man på differentiella och integrerande metoder, beroende på vilken beräkningsansats som nyttjas. Alla dessa metoder finns i såväl två- som tredimensionella varianter. En mer detaljerad beskrivning ges i t.ex. Jing (2003). Tabell B11:2 Olika numeriska metoder enligt Jing (2003). Kontinuumsmetoder Diskontinuumsmetoder Finita differensmetoden (The finite difference Diskreta elementmetoden (The discrete method, FDM), differentiell metod element method, DEM ) Finita elementmetoden (The finite element Diskreta spricknätverksmetoden (The discrete method, FEM), differentiell metod fracture network method, DFN) *) Randelementmetoden (The boundary element method, BEM), integrerande metod *) Det bör noteras att DFN är en metod för att generera ett tredimensionellt sprickmönster baserat på statiska fördelningar av orientering och geometri på sprickor, och inte en beräkningsmetod med vilken spänningar och deformationer kan beräknas.

203 Bilaga 11: Analys med numeriska metoder B11:4 (11) 3 REKOMMENDATIONER FÖR NUMERISKA BERÄKNINGAR 3.1 Val av numerisk metod och beräkningsprogram Val av numerisk beräkningsmetod och geomekanisk representation i modellen (kontinuum/diskontinuum, FDM / FEM / BEM / DEM, tvådimensionell/tredimensionell modell) bör göras baserat på identifierade eller förväntade brottmekanismer, materialbeteende och komplexiteten i geometrin. Det finns idag ett antal kommersiella beräkningsprogram tillgängliga för de ovan beskrivna metoderna. En sammanställning av beräkningsmetod, egenskaper och begränsningar för några av de vanligast förekommande ges i Tabell B11:3. För detaljerade beskrivningar hänvisas till respektive programleverantör. Det bör noteras att Tabell B11:3 inte gör några anspråk på att vara fullständig med avseende på tillgängliga program och/eller leverantörer. 3.2 Metodik för numerisk analys Allmänt Förutsättningarna för ett korrekt användande av numerisk analys är dels en god bergmekanisk sakkunskap, dels god kännedom om teorin bakom respektive beräkningsmetod. Detta inkluderar också en allmän kunskap om hur numeriska analyser bör genomföras (val av randvillkor, modellstorlek, m.m.). Dessa aspekter behandlas (av utrymmesskäl) inte i detalj i denna handbok. Detaljerad handledning för användning av respektive beräkningsprogram ges i tillhörande manualer som vanligen tillhandahålls av programleverantören. Anvisningar och goda råd kring hur bergmekaniska modellanalyser bör genomföras ges också i Starfield & Cundall (1988). I det följande beskrivs metodik för tillämpning av numeriska analyser för dimensionering av det bärande huvudsystemet i bergkonstruktioner. Numeriska analyser kan nyttjas såväl vid inledande analyser (tillsammans med andra dimensioneringsmetoder) för att ge en bild och förståelse för spännings- och deformationstillståndet runt en bergkonstruktion, liksom i senare och mer detaljerade skeden av planeringsprocessen i dimensioneringssyfte Geometri (2D kontra 3D) Analyserna kan göras med två- eller tredimensionella beräkningsprogram. Tvådimensionella (2D) analyser kan utföras för de fall där geometri, bergförhållanden och laster är konstanta över en lång sträcka vinkelrätt tvärsnittet (i längdaxelns riktning). I 2D-analyser måste ett plant spännings- eller deformationstillstånd kunna antas, vilket i praktiken också betyder att initialspänningarna måste vara orienterade vinkelrätt respektive parallellt tunneltvärsnittet. Om geometrin eller belastningssituationen inte kan förenklas till ett plant tillstånd i någon riktning, och/eller om berganläggningen inte har en långsträckt form, bör en tredimensionell (3D) analys utföras. En 2D-analys kan annars bli onödigt konservativ, eller missvisande. Exempelvis kan ett betydande bidrag till stabiliteten erhållas från

204 Bilaga 11: Analys med numeriska metoder B11:5 (11) befintligt stöd eller bergspänningar i den tredje riktningen (vinkelrät analysplanet) vilka inte inräknas explicit i en 2D-analys. Det är därför viktigt att god förståelse finns för anläggningens geometrier, belastningssituation och variationer i hållfasthetsparametrar i olika delar av anläggningen vid beslut om analyserna skall vara 2D eller 3D. Vid multipla tunnlar eller bergrum och om uttagsordning och/eller uttagssekvenser och dessas inverkan på anläggningen skall analyseras (även för en enkeltunnel), bör en 3Danalys nyttjas Parametervärden Indata till denna typ av analyser omfattar initiala bergspänningar (dvs. laster) och hållfasthets- och deformationsparametrar, vilka tas fram enligt rekommenderad metodik i Bilaga 6. Som beskrivits i Bilaga 2 så bör ett flertal analyser med varierande parametervärden (min-, typ- och max-värden) utföras. Detta avser såväl hållfasthetsoch deformationsparametrarna som de primära bergspänningarna. Att man verkligen utför parameterstudier är mycket viktigt vid tillämpningen av numeriska analyser, eftersom enstaka analyser kan ge en illusion av hög noggrannhet i resultaten, vilka inte nödvändigtvis behöver vara representativa för ett specifikt fall. Vid val av parametervärden är det viktigt att rimligheten i dessa studeras i ett tidigt skede av analysen. Exempelvis skall inga spänningsinducerade brott tillåtas ske i bergmassan innan någon form av berguttag skett i modellen (s.k. in situ plasticering). De antagna hållfasthetsparametrarna måste därför vara sådana att ingen plasticering uppkommer innan berguttag görs i modellen Förstärkning Numeriska analyser kan också nyttjas för specifika dimensioneringssituationer där bärförmågan inkluderande bergförstärkning skall verifieras. I dessa analyser bör förstärkningselement installeras. Dessa bör väljas så att de, så långt som möjligt, kan representera det mekaniska beteendet hos installerad bergförstärkning. I detta skede bör företrädesvis plastiska beräkningar utföras. Analyserna bör även i detta fall genomföras i form av en parameterstudie/känslighetsanalys för det variationsintervall (min-, typoch max-värde) som uppskattats/bestämts för respektive parameter (laster, hållfasthetsoch deformationsparametrar, förstärkningens egenskaper). Omfattningen av känslighetsanalysen måste bedömas för varje specifikt fall, och baseras på förväntat beteende hos konstruktionen och vilka de styrande parametrarna för stabiliteten och bärförmågan är (vilket de numeriska analyserna samtidigt kan bidra till att skapa förståelse för). När förstärkningselement används bör de inte installeras direkt utan att någon deformation tillåtits i modellen. I verkligheten kommer alltid en viss deformation att ske innan man hinner installera förstärkning, även i de fall förstärkningen installeras fram till front. I beräkningsprogrammet bör man alltså låta en initial deformation utvecklas (till följd av berguttag) och därefter installera förstärkningselementen med sina karaktäristiska hållfasthetsvärden i modellen. Annars finns det en risk att förstärkningselementen tar upp deformationer som inte är realistiska (och därmed blir överbelastade) i jämförelse med det verkliga fallet, se också Bilaga 2. Undantag är förstås förbultning (spiling) eller rörskärm som vanligen installeras framför front.

205 Bilaga 11: Analys med numeriska metoder B11:6 (11) Tabell B11:3 Exempel på kommersiellt tillgängliga beräkningsprogram för numeriska modellanalyser av bergkonstruktioner. Program (namn) Metod, 2D/3D Konstitutiva samband/material Sprickor i modellen Grundvatten Förstärkning Särskilda föroch nackdelar Användarkommentar Leverantör webbadress Examine 2D BEM, 2D Endast linjärelastiska material. Endast ett (1) material i modellen. Ja, enstaka Nej Nej Generellt plant deformationstillstånd (godtycklig riktning på spänningarna). Sekventiell utbrytning (i steg) ej möjlig. Lättanvänt, snabb, interaktiv beräkning. Bra val för konceptuella 2D spänningsanalyser när ingen eller liten plasticering förväntas. Rocscience Inc. com Examine 3D BEM, 3D Endast linjärelastiska material. Endast ett (1) material i modellen. Ja, enstaka Nej Nej Generellt plant deformationstillstånd (godtycklig riktning på spänningarna). Sekventiell utbrytning (i steg) ej möjlig. Lättanvänt, snabb, interaktiv beräkning. Bra val för konceptuella 2D spänningsanalyser när ingen eller liten plasticering förväntas. Rocscience Inc. com

206 Bilaga 11: Analys med numeriska metoder B11:7 (11) Tabell B11:3 forts. Program (namn) Metod, 2D/3D FLAC FDM, 2D FLAC 3D FDM, 3D Konstitutiva samband/material Linjärelastiska, plastiska, deformationsmjuknande, m.m. (stort antal) samt egendefinierade. Linjärelastiska, plastiska, deformationsmjuknande, m.m. (stort antal) samt egendefinierade. Sprickor i modellen Ja, enstaka Ja, enstaka Grundvatten Ja* Ja* Förstärkning Ja, flertal olika typer av förstärkningselement. Ja, flertal olika typer av förstärkningselement. Särskilda föroch nackdelar Stabil lösningsmetod även vid omfattande plasticering. Beräkning med stora töjningar (uppdatering av koordinater i modellen). Inbyggt programmeringsspråk (FISH). Dynamiska, termiska och krypberäkningar (tillval). Stabil lösningsmetod. Beräkning med stora töjningar (uppdatering av koordinater i modellen). Inbyggt programmeringsspråk (FISH). Dynamiska, termiska och krypberäkningar (tillval). Användarkommentar Mer komplex elementgenerering, trots förbättrat gränssnitt (GIIC). FISH medger egna materialmodeller, bättre och enklare elementgenerering, etc. Elementgenerering kan ta lång tid. Längre beräkningstider för plastiska modeller och sekventiell utbrytning. FISH medger egna materialmodeller, bättre och enklare elementgenerering, etc. Leverantör webbadress Itasca com Itasca com

207 Bilaga 11: Analys med numeriska metoder B11:8 (11) Tabell B11:3 fort. Program (namn) Metod, 2D/3D Phase 2 FEM, 2D PLAXIS2D FEM, 2D PLAXIS3D FEM, 3D Konstitutiva samband/material Linjärelastiska, plastiska, deformationsmjuknande, m.m. (stort antal). Linjärelastiska, plastiska, deformationsmjuknande, m.m. (stort antal). Linjärelastiska, plastiska, deformationsmjuknande, m.m. (stort antal). Sprickor i modellen Ja, enstaka Ja, enstaka Ja, enstaka Grundvatten Ja Ja Ja Förstärkning Ja, flertal olika typer av förstärkningselement. Ja, flertal olika typer av förstärkningselement. Ja, flertal olika typer av förstärkningselement. Särskilda föroch nackdelar Sekventiell brytning Beräkning med stora töjningar (uppdatering av koordinater i modellen). Sekventiell utbrytning. Dynamiska beräkningar (tillval). Beräkning med stora töjningar (uppdatering av koordinater i modellen). Sekventiell utbrytning. Dynamiska beräkningar (tillval). Användarkommentar Lättanvänt gränssnitt, relativt enkel elementgenerering, snabba beräkningar. Sämre för plastiska beräkningar (mindre robust). Särskilt utvecklat för geotekniska problem (jordmaterial). Välutvecklat och lättanvänt gränssnitt. Relativt snabba beräkningar. Bra vid enklare analyser men anses svårt att arbeta med vid mer komplexa analyser. Särskilt utvecklat för geotekniska problem (jordmaterial). Välutvecklat och lättanvänt gränssnitt. Relativt snabba beräkningar. Bra vid enklare analyser men anses svårt att arbeta med vid mer komplexa analyser. Leverantör webbadress Rocscience Inc. com PLAXIS BV PLAXIS BV

208 Bilaga 11: Analys med numeriska metoder B11:9 (11) Tabell B11:3 fort. Program (namn) Metod, 2D/3D RS4 FEM, 3D UDEC DEM, 2D 3DEC BEM, 3D Konstitutiva samband/material Linjärelastiska, plastiska, deformationsmjuknande, m.m. (stort antal). Linjärelastiska, plastiska, deformationsmjuknande, m.m. (stort antal) samt egendefinierade, för både block och sprickor. Linjärelastiska, plastiska, deformationsmjuknande, m.m. (stort antal) samt egendefinierade, för både block och sprickor. Sprickor i modellen Nej Ja, många Ja, många Grund vatten Ja Ja* Ja* Förstärkning Ja, flertal olika typer av förstärkningselement. Ja, flertal olika typer av förstärkningselement. Ja, flertal olika typer av förstärkningselement. Särskilda föroch nackdelar Behandlar både berg och jordmaterial. Inga egna materialmodeller kan läggas in. Stabil lösningsmetod. Klarar stora förskjutningar i sprickor och block. Inbyggt programmeringsspråk (FISH). Sekventiell utbrytning. Dynamiska beräkningar. Stabil lösningsmetod. Klarar stora förskjutningar i sprickor och block. Sekventiell utbrytning. Dynamiska och termiska beräkningar (tillval). Användarkommentar Relativt nytt program på marknaden, begränsade erfarenheter hittills. 3D modellen byggs upp av ett antal 2Dsnitt som "extruderas" vilket är begränsande för komplexa geometrier. Relativt enkel elementgenerering för block och sprickor. Förbättrat gränssnitt (GIIC). FISH medger egna materialmodeller, bättre och enklare elementgenerering, etc. Relativt lättanvänt trots komplexiteten (block, sprickor, 3D). Komplex elementgenerering för block av olika storlek. Leverantör webbadress Rocscience Inc. com Itasca com Itasca com

209 Bilaga 11: Analys med numeriska metoder B11:10 (11) Tabell B11:3 fort. Program (namn) GTS NX SoilWorks Metod, 2D/3D FEM, 2D/3D FEM 2D Konstitutiva samband/material Linjärelastiska, plastiska, deformationsmjuknande, m.m. Linjärelastiska, plastiska. Sprickor i modellen Nej Nej Grund vatten Ja Ja Förstärkning Ja, flertal olika typer av förstärkningselement. Ja, flertal olika typer av förstärkningselement. Särskilda föroch nackdelar Enkelt att importera CAD geometrier till programvaran. Sekventiell utbrytning Dynamiska analyser kan utföras. Kan generera färdiga resultattabeller och figurer till en pdffil. Enkelt att importera CAD geometrier till programvaran. Dynamiska analyser kan utföras. Kan generera färdiga resultattabeller och figurer till en pdffil. Användarkommentar Okänt hur användarvänligt programvaran är. Programvaran är inte så utbredd bland bergprojektörer inom Sverige. Okänt hur användarvänligt programvaran är. Programvaran är inte så utbredd bland bergprojektörer inom Sverige. Ett antal olika beräkningsmoduler som analyserar olika detaljer som jordslänt, bergslänt, belastning jordberggrund etc. Leverantör webbadress Midas IT midasit.co m Midas IT midasit.co m

210 Bilaga 11: Analys med numeriska metoder B11:11 (11) I tabellerna ovan har följande förkortningar nyttjats: BEM = Boundary Element Method (randelementmetoden) FEM = Finite Element Method (finita elementmetoden) FDM = Finite Difference Method (finita differensmetoden) DEM = Discrete Element Method (diskreta elementmetoden) 2D = Tvådimensionellt program (antagande om plant deformations- eller spänningstillstånd krävs) 3D = Tredimensionellt program *) = FLAC, FLAC3D, UDEC och 3DEC medger statiska eller transienta grundvattenanalyser, samt även kopplade analyser (hydrauliska-mekaniska-termiska) 3.3 Utvärdering av numeriska analyser Utvärdering av numeriska modellanalyser bör omfatta såväl utvärderingskriterier som ingenjörsmässiga bedömningar. I bägge fallen gäller att man bör ha goda kunskaper om beräkningsmetodernas och beräkningsprogrammens begränsningar och tillämpbarhet för aktuell dimensioneringssituation, och anpassa utvärderingen därefter. Beräkningsresultaten bör betraktas ur ett helhetsperspektiv med hjälp av ingenjörsmässiga bedömningar. Analysresultaten måste kritiskt granskas med avseende på förenklingar och antaganden för modellanalyser och hur dessa påverkar resultatens relevans, indata (värden och spridning), rimlighet i resultaten, återkoppling mot verkliga förhållanden och observationer, etc. Detta kräver erfarenhet och kompetens och utgör det kanske viktigaste steget vid all numerisk analys. Utvärdering bör omfatta beräknade spänningar och deformationer, eventuell plasticering (överbelastning) i bergmassan, belastning i förstärkningselement, etc. För värdering av numeriska modeller i vilka förstärkning inkluderats explicit bör utvärdering dessutom inkludera jämförelse mellan uppkomna lasteffekter och bärförmåga i förstärkningselementen (se också Bilaga 2). För numeriska analyser bör utvärderingskriterierna omfatta: (i) att den numeriska modellen visar stabila förhållanden (jämvikt), (ii) att lasteffekten i förstärkningselement inte överskrider tillåtna värden, (iii) att andra tillämpbara gränsvärden (t.ex. maximal deformation eller vinkeländring i befintlig byggnad, övrig omgivningspåverkan, etc.) ej överskrids. Vid tillämpning av absoluta utvärderingskriterier är det sannolikt att lokal överbelastning uppkommer beräkningsmässigt i många situationer. För en bergkonstruktion behöver inte detta vara alarmerande, eftersom bärförmågan för det bärande huvudsystemet i många fall kan bibehållas. Med hjälp av ingenjörsmässiga bedömningar av beräkningsresultaten värderas i vilken omfattning och utbredning som lokal överbelastning i modellanalyserna bör tillåtas. Dessa bedömningar bör göras från fall till fall och baseras på: (i) aktuell geologi, (ii) variationen (känsligheten) i beräkningsresultaten med hänsyn till variationen i indata, (iii) begränsningar i använda beräkningsmodeller, (iv) gjorda antaganden och förenklingar, (v) tidigare erfarenheter av liknande förhållanden samt (vi) bedömda konsekvenser av lokal överbelastning, se också Bilaga 2.

211 Bilaga 12: Dimensionering med hänsyn till brand B12:1 (6) BILAGA 12: DIMENSIONERING MED HÄNSYN TILL BRAND

212 Bilaga 12: Dimensionering med hänsyn till brand B12:2 (6) 1 ALLMÄNT Detta avsnitt behandlar dimensionering av bergkonstruktioner med avseende på det bärande huvudsystemets bärförmåga med hänsyn till brand. Dimensionering eller utformning som avser utrymning, eller beaktande av räddningsmanskapets säkerhet, ingår därmed inte. Dimensionering av bergkonstruktioners bärförmåga med hänsyn till brand behöver endast göras i de fall det finns risk för kollaps eller fortskridande ras om bärförmågan (det bärande huvudsystemets) går förlorad i samband med en brand. I praktiken innebär detta dels att bergkonstruktioner som är beroende av bergförstärkning för att inte kollapsa måste brandskyddas, dels att brandskyddet måste verifieras. Den logiska följden blir då att bergkonstruktioner som inte riskerar att kollapsa i händelse av brand inte behöver brandskyddas. Följaktligen behöver inte heller brandskyddet verifieras för dessa bergkonstruktioner. Ovanstående innebär att bergkonstruktioner kan klassificeras i två brandskyddskategorier: Brandskyddskategori 1: Brandskyddskategori 2: Bergkonstruktioner där brandpåverkan inte riskerar att leda till kollaps eller fortskridande ras om bärförmågan hos installerat förstärkningssystem blir nedsatt eller går förlorad. Bergkonstruktioner där brandpåverkan riskerar att leda till kollaps eller fortskridande ras av det bärande huvudsystemet om bärförmågan hos installerat förstärkningssystem blir nedsatt eller går förlorad. Med nuvarande tillgänglig kunskap finns inga säkra metoder för att avgöra ifall bergkonstruktioner kommer att kollapsa om bergförstärkningens bärförmåga blir nedsatt eller går förlorad i händelse av brand. Därför måste brandskyddskategorin bedömas utifrån ett empiriskt resonemang. Det bärande huvudsystemet i bergtunnlar utgörs per definition (enligt Trafikverkets tekniska krav Tunnel) av: "Anläggningsdelar inklusive jord och berg som säkerställer en tunnels bärförmåga, stadga och beständighet samt fribärande trafikbelastade anläggningsdelar." Detta innebär att både berget och bergförstärkningen kan ingå i det bärande huvudsystemet och därmed bidra till dess bärförmåga. Bidraget från berget respektive förstärkningen till det bärande huvudsystemets bärförmåga kan dock skilja sig väsentligt åt beroende på geometriska aspekter och på vilka bergförhållanden som råder. För en bergkonstruktion med bra eller mycket bra berg, "begränsad" spännvidd och med "betryggande" avstånd till bergytan och andra byggnader/anläggningar, är det troligt att berget ger det största bidraget till tunnelns bärförmåga. För sådana bergkonstruktioner är det rimligt att anta att det huvudsakliga syftet med bergförstärkningen är att säkra potentiellt lösa block eller mindre partier berg från att falla ut/ned. I detta fall står berget för det huvudsakliga bidraget till bärförmågan hos det bärande huvudsystemet och bedöms ensamt ha tillräcklig bärförmåga för att förhindra kollaps och fortskridande ras.

213 Bilaga 12: Dimensionering med hänsyn till brand B12:3 (6) Detta innebär att om bergförstärkningen helt eller delvis skulle förlora sin bärförmåga (till exempel på grund av en brand), kan konsekvensen förväntas bli lokala nedfall av enskilda block eller mindre bergpartier och viss spjälkning av berget. Sådana bergkonstruktioner bör därför hänföras till brandskyddskategori 1. För bergkonstruktioner med sämre berg, stor spännvidd eller då en tunnel ligger nära bergytan eller andra byggnader/anläggningar är det troligt att bergförstärkningens bidrag till det bärande huvudsystemets bärförmåga är avgörande för bergkonstruktionens storskaliga stabilitet. För dessa bergkonstruktioner är det rimligt att anta att de kan riskera att kollapsa om bergförstärkningen helt eller delvis tappar sin bärförmåga. Sådana bergkonstruktioner bör därför hänföras till brandskyddskategori 2. För att kunna avgöra en bergkonstruktions brandskyddskategori behövs någon form av villkor (bedömningsgrund). Villkoren kan bestämmas från projekt till projekt, men bör utgå från resonemanget ovan. Nedan ges exempel på villkor som tillämpats i två projekt. Exempel 1 (Citybanan, Stockholm) Brandskyddskategori 1 tillämpas om samtliga nedanstående villkor är uppfyllda: RMR 50 spännvidden, B 20 m avståndet upp till bergytan (bergtäckningen), BT B (spännvidden) avståndet till ovanförliggande tunnel i berg, BTtunnel B max, där B max är spännvidden för den tunnel som har den största spännvidden horisontella avståndet till närliggande tunnel/schakt i berg är 5 m. Om något av ovan nämnda villkor inte är uppfyllt ska tunnelsträckan hänföras till brandskyddskategori 2. Exempel 2 (Västlänken, Göteborg) Brandskyddskategori 2 tillämpas om ett av nedanstående villkor är uppfyllt: tunnel med spännvidd, B > 20 m, oavsett bergkvalitet tunnel med spännvidd, 15 < B 20 m med bergkvalitet, RMRBas 60 tunnel med spännvidd, B 15 m med bergkvalitet, RMRBas 40 det vertikala avståndet upp till bergöverytan (bergtäckningen), BT, är mindre än tunnelns spännvidd, B det vertikala avståndet till ovanförliggande tunnel i berg, BTtunnel, är mindre än spännvidden för den tunnel som har den största spännvidden, B max det horisontella avståndet till närliggande tunnel, öppen bergschakt eller vertikalt schakt i berg är mindre än 5 m.

214 Bilaga 12: Dimensionering med hänsyn till brand B12:4 (6) 2 REKOMMENDERADE DIMENSIONERINGSREGLER Bergkonstruktioner i brandskyddskategori 2 måste brandskyddas med en verifierad teknisk lösning. Följande dimensionerings- och verifieringsregler rekommenderas: 1. Betong ska vara förhindrad att spjälka. 2. Säkerhet mot spjälkning ska verifieras genom förprovning och fortlöpande provning. 3. Temperaturen i bergförstärkande betong ska begränsas till 400 C, om inget annat kan påvisas vara riktigare. 4. Betongtemperaturen i nivå med bärande armering ska begränsas till 300 C, om inget annat kan påvisas vara riktigare. 5. Om skjuvarmering i form av byglar som omsluter stänger i borträknad tryckt betong medräknas, ska reduktion av stålets hållfasthet beaktas. Begreppet "betong" omfattar här även sprutbetong. Begreppet "armering" omfattar, i detta sammanhang, även bergbultar av stål (inklusive bricka, kula och mutter) och stålfiberarmering. För stålfiberarmerad sprutbetong innebär detta att temperaturen på sprutbetongytan ska begränsas till 300 C, eftersom stålfibrerna kan antas vara jämnt fördelade i tvärsnittet. Orsaken till kravet på förhindrande av spjälkning enligt punkt 1 är att konstruktionen annars successivt får nedsatt bärförmåga på grund av att spjälkningen kan fortgå kontinuerligt eftersom "ny" betongyta hela tiden blir exponerad för branden, med ökad värmeinträngning som resultat. Orsaken till temperaturvillkoren i punkterna 3-4 är att betong respektive armering helt eller delvis tappar sin bärförmåga vid högre temperaturer. Även betongens och armeringens styvhet minskar vid höga temperaturer. Bergförstärkande betong/sprutbetong i brandskyddskategori 2 ska enligt ovanstående rekommendationer vara förhindrad att spjälka. Spjälkning kan förhindras antingen genom att man blandar in polypropylenefibrer i betongen/sprutbetongen eller genom att man isolerar betongytan så att temperaturer som orsakar spjälkning inte uppnås. Tester utförda inom projekt Citytunneln i Malmö och projekt Citybanan i Stockholm indikerar att spjälkning påbörjas tidigast vid en temperatur på C. Detta innebär att om temperaturvillkoren för begränsning av temperaturen till 400 C i betong respektive 300 C i höjd med armering säkerställs, kan spjälkning av den bergförstärkande betongen/sprutbetongen förhindras med relativt god marginal. Om isoleringen utgörs av ett sprutbetongskikt utanpå den bergförstärkande betongen/sprutbetongen, måste även denna vara förhindrad att spjälka för att kunna fullgöra sin funktion som isolerande skikt, dvs. förhindra successivt ökande värmeinträngning. Isoleringsskiktet kommer dock att bli utsatt för högre temperaturer än C eftersom det är direkt exponerat för brandbelastning. Ett sätt att förhindra spjälkning i det isolerande sprutbetongskiktet är att blanda in polypropylenefibrer. Eftersom det vid tidigare tester visat sig att

215 Bilaga 12: Dimensionering med hänsyn till brand B12:5 (6) spjälkningsbenägenheten för betong/sprutbetong är känslig för betongsammansättning, krävs det enligt ovan att säkerheten mot spjälkning ska verifieras genom förprovning och fortlöpande provning. Ett brandskyddande (isolerande) skikt av sprutbetong får inte tillgodoräknas som bärande konstruktion i varaktiga dimensioneringssituationer. 3 REKOMMENDERAD ARBETSGÅNG Vid projektering av brandskydd för bergkonstruktioner rekommenderas nedanstående arbetsgång (nödvändigtvis inte i angiven ordning). Bestäm villkor för när brandskyddskategori 2 ska gälla. Bestäm vilka tunnelavsnitt/bergkonstruktioner som ska hänföras till brandskyddskategori 2. Bestäm dimensionerande brandbelastning för alla tunnelavsnitt/bergkonstruktioner. Bestäm temperaturvillkor för betong och armering (om inte de rekommenderade villkoren enligt avsnitt 2 ovan tillämpas). Bestäm nödvändig tjocklek för brandskyddsisolering, med hänsyn till värmeinträngning (temperaturvillkor) för olika tekniska lösningar och för aktuella dimensionerande brandbelastningar. Välj teknisk lösning för brandskydd för de tunnelavsnitt/bergkonstruktioner som hänförts till brandskyddskategori 2. Upprätta nödvändiga bygghandlingar för brandskydd (teknisk beskrivning, kontrollprogram och ritningar). Notera att det nödvändiga utrymmet för brandskyddet inkluderas i utrymmet mellan teoretisk tunnelkontur och invändig teoretisk tunnelkontur. 4 UTFORMNING AV BRANDSKYDD Brandskydd av betong/sprutbetongkonstruktioner kan principiellt utformas på två sätt: med separat isoleringsskikt, varvid den bergförstärkande betong- eller sprutbetongkonstruktionen inte behöver innehålla polypropylenefibrer för att förhindra spjälkning med integrerat isoleringsskikt, varvid den bergförstärkande betong- eller sprutbetongkonstruktionen måste innehålla polypropylenefibrer för att förhindra spjälkning. Separata isoleringsskikt kan utformas med sprutbetong med tillräcklig inblandning av polypropylenefibrer för att förhindra spjälkning, eller med någon form av isoleringsskiva. För bergkonstruktioner med oregelbunden kontur är det praktiskt svårt att använda isoleringsskiva som isolerande skikt. I dessa fall är ett sprutat isoleringsskikt att föredra. Isoleringsskikt av sprutbetong med inblandning av polypropylenefibrer går även att kombinera med så kallade PE-mattor (dränmattor). Om

216 Bilaga 12: Dimensionering med hänsyn till brand B12:6 (6) man använder en sådan teknisk lösning (till exempel då en tunnel måste skyddas mot inläckage med hänsyn till funktion och säkerhet) är det viktigt att behovet av brandsektionering beaktas. Vid utformning av brandskydd utan separat isoleringsskikt integreras isoleringsskiktet i konstruktionen. Detta innebär att konstruktionen måste överdimensioneras med en tjocklek motsvarande den erforderliga isoleringstjockleken för att klara temperaturvillkoren. 5 VERIFIERING AV SKYDD MOT VÄRMEINTRÄNGNING Verifiering av skydd mot värmeinträngning, det vill säga uppfyllande av temperaturvillkoren, kan göras med hjälp av värmeinträngningsberäkningar för olika tekniska lösningar och för aktuella brandbelastningar. 6 VERIFIERING AV MOTSTÅND MOT SPJÄLKNING Motståndet mot spjälkning av brandskyddande isoleringsskikt av betong/sprutbetong med inblandning av polypropylenefibrer verifieras, dels som förprovning innan produktionen påbörjas, dels som fortlöpande provning under byggtiden. I samband med förprovningen bestäms lämplig betongsammansättning, inklusive nödvändig mängd polypropylenefibrer. Provningen utförs för de tekniska lösningar som valts och för aktuella brandbelastningar. Krav på brandprovningen anges lämpligen i ett kontrollprogram eller motsvarande handling.

217 Bilaga 13: Dimensionering med hänsyn till explosion B13:1 (3) BILAGA 13: DIMENSIONERING MED HÄNSYN TILL EXPLOSION

218 Bilaga 13: Dimensionering med hänsyn till explosion B13:2 (3) 1 ALLMÄNT I Trafikverkets tekniska krav Tunnel finns inget generellt krav på att bergkonstruktioner ska dimensioneras med hänsyn till explosion. Byggherren (Trafikverket) kan däremot genom objektspecifikt byggherreval föreskriva att bergkonstruktioner ska dimensioneras med hänsyn till explosionslast. Syftet med en sådan dimensionering är då att undvika kollaps och fortskridande ras i händelse av explosion. 2 EXPLOSIONSLASTER Trafikverkets tekniska krav Tunnel anger olika explosionslaster. Den enda som är relevant för bergkonstruktioner är den som avser ett lokalt tryck på 5 MPa verkande på en yta med storleken 4x4 m och med en varaktighet på 2 ms. Tryck-tid-förloppet ska förutsättas vara triangelformat med en tryckstegringstid på 0 10 procent av den totala varaktigheten. Denna last innehåller dock mycket höga frekvenser, vilket medför problem vid analys med numeriska metoder. Eftersom höga frekvenser kräver hög diskretiseringsgrad (liten zonstorlek) för att kunna propagera tryckvågen på ett korrekt sätt genom en numerisk modell, resulterar detta ofta i orimligt långa beräkningstider (särskilt vid tredimensionella analyser). Eftersom den mesta energin är förknippad med de låga frekvenserna kan den föreskrivna lasten ersättas med en filtrerad last där de höga frekvenserna tagits bort, i syfte att komma förbi detta problem. I Figur B13:1 visas en jämförelse mellan den ofiltrerade lasten och en last som filtrerats vid 750 Hz. Det bör noteras att den filtrerade lasten, i detta exempel, innehåller 93 procent av energin i den ofiltrerade lasten. Metodiken för filtrering av dynamisk last finns beskriven i Rosengren & Brandshaug (2001, 2002). Tryck [MPa] Of iltrerad last Filtrerad last (vid 750 Hz) Tid (x10-4 ) [s] Figur B13:1 Jämförelse mellan ofiltrerad dynamisk last (5MPa, 2 ms) och filtrerad last där frekvenser högre än 750 Hz tagits bort.

219 Bilaga 13: Dimensionering med hänsyn till explosion B13:3 (3) 3 DIMENSIONERINGSSITUATIONER SOM BÖR BEAKTAS Responsen hos olika typer av bergkonstruktioner utsatta för explosionslaster har studerats av Rosengren & Brandshaug (2001, 2002) och Brandshaug & Rosengren (2008). I dessa studier analyserades, med hjälp av numeriska modeller, bland annat den explosionslast som omnämns ovan (5 MPa, 2 ms). Den dynamiska lasten applicerades på smala bergpelare och i tunneltak med liten bergbergtäckning. Dessa studier indikerade att det oftast inte uppstår storskaliga stabilitetsproblem då dessa bergkonstruktioner förstärkts med konventionell bergförstärkning (bultar och sprutbetong). Lokala skador på exempelvis sprutbetong kan dock förväntas. Med stöd av ovan nämnda studier rekommenderas dock att explosionslast beaktas för trafikutrymme och publika utrymmen i de fall ett av följande förhållanden föreligger: det vertikala avståndet till ovanförliggande korsande tunnel i berg är mindre än 5 m; det vertikala avståndet mellan tunneltak och ovanförliggande bergyta (bergtäckningen) är mindre än 5 m; samt det horisontella avståndet mellan: (1) två parallella tunnlar i berg, eller (2) tunnel och vertikalt schakt i berg, eller (3) tunnel och annat intilliggande utrymme i berg, är mindre än 4 m. Rekommendationen ovan innebär inte att projektspecifika dimensioneringsberäkningar nödvändigtvis måste utföras om de ovan uppräknade förhållandena föreligger, utan endast att explosionslast bör "beaktas" i dessa fall. Beräkningar som är utförda i andra sammanhang eller projekt kan utnyttjas för att bedöma bärförmågan för det aktuella fallet. För att en sådan bedömning ska vara meningsfull måste dock de aktuella förutsättningarna, med avseende på geometri och ingenjörsgeologiska förhållanden, vara "tillräckligt" lika dem i de befintliga beräkningarna. I de fall det bestäms att projektspecifika beräkningar ska utföras bör dessa göras med hjälp av fullständiga dynamiska numeriska analyser i vilka explosionslast enligt avsnitt 2 ovan appliceras. Ovan nämnda referenser kan användas för såväl bedömning av behov av projektspecifika beräkningar som vägledning vid utförande av projektspecifika dynamiska analyser.

220 Bilaga 14: Disposition Projekteringsrapport-Bergkonstruktioner B14:1 (4) BILAGA 14: DISPOSITION PROJEKTERINGSRAPPORT - BERGKONSTRUKTIONER

221 Bilaga 14: Disposition Projekteringsrapport - Bergkonstruktioner B14:2 (4) 1 ALLMÄNT Nedanstående utgör ett förslag på disposition för Projekteringsrapport - Bergkonstruktioner. 2 DISPOSITION 1. Inledning 1.1. Bakgrund 1.2. Syfte 1.3. Omfattning och avgränsningar 2. Förutsättningar 2.1. Styrande dokument 2.2. Geometri Layout Tunnlarnas dimensioner Teoretisk invändig tunnelkontur Preliminärt utrymme för bergförstärkning, vatten- och frostisolering samt brandskydd Preliminär teoretisk tunnelkontur Närliggande undermarksanläggningar, byggnader, m.m Geoteknisk kategori och säkerhetsklass 2.4. Brandskyddskategori och brandskydd 2.5. Ingenjörsgeologi och hydrogeologi Topografi och jordlager Bergtäckning Geologi och bergarter Strukturgeologi Sprickor Svaghetszoner Bergkvalitet Hydrogeologi Grundvattennivå Initialspänningar

222 Bilaga 14: Disposition Projekteringsrapport - Bergkonstruktioner B14:3 (4) Osäkerheter Bergtäckning Geologi och bergarter Strukturgeologi Bergkvalitet Hydrogeologi Grundvattennivå Initialspänningar 2.6. Grundvattenkemi med avseende på aggressivitet mot stål och betong 2.7. Laster Last från berg Explosionslaster Övriga laster 2.8. Bergets mekaniska egenskaper Intakt berg Sprickor och svaghetszoner Bergmassa 2.9. Bergförstärkning och dess egenskaper inklusive partialkoefficienter Bultars mekaniska egenskaper Sprutbetongs mekaniska egenskaper Betongs mekaniska egenskaper Omgivningspåverkan Krav på inläckning med hänsyn till miljödom Deformationskrav Krav på vibrationer vid sprängning Brottmekanismer och brottformer Bergschakt Bergschaktningsmetoder Uttagsordning och uttagssekvens Restriktioner

223 Bilaga 14: Disposition Projekteringsrapport - Bergkonstruktioner B14:4 (4) 3. Dimensionering av bärande huvudsystem 3.1. Dimensioneringssituationer 3.2. Dimensioneringsanalyser Metodik Dimensioneringsmetoder Utförda analyser Resultat Utvärdering 3.3. Utformning av teknisk lösning Utformning av temporär bergförstärkning Utformning av permanent bergförstärkning Utformning av bergschakt och drivningsrestriktioner Kontrollparametrar Gränser för dimensioneringens giltighet Korrosivitetsklasser och korrosionsskydd för bergbultar Exponeringsklasser för betong och sprutbetong 3.4. Korrosivitetsklass och korrosionsskydd för bergbultar 3.5. Exponeringsklasser för betong och sprutbetong 4. Brandskydd av bärande huvudsystem 5. Fastställande av teoretisk tunnelkontur 5.1. Erforderligt utrymme för bergförstärkning, vatten- och frostisolering samt brandskydd 5.2. Val av teoretisk tunnelkontur 6. Dimensionering av injektering 6.1. Bergmassans vattenförande förmåga 6.2. Tätningskrav 6.3. Injekteringsstrategi 6.4. Dimensioneringsanalyser 6.5. Utformning av teknisk lösning 6.6. Kontrollparametrar 6.7. Gränser för dimensioneringens giltighet 7. Tullgränser 8. Sammanfattning av hur tekniska osäkerheter har hanterats 9. Referenser

224 Bilaga 15: Ingenjörsgeologisk kartering av tunnlar och bergskärningar B15:1 (19) BILAGA 15: INGENJÖRSGEOLOGISK KARTERING AV TUNNLAR OCH BERGSKÄRNINGAR

225 Bilaga 15: Ingenjörsgeologisk kartering av tunnlar och bergskärningar B15:2 (19) 1 SYFTE OCH MÅL Denna bilaga utgör Trafikverkets riktlinjer för ingenjörsgeologisk kartering av tunnlar och bergskärningar. Bilagan har tagits fram huvudsakligen för kartering som utförs i byggskedet men kan även tillämpas i samband med kartering av befintliga bergkonstruktioner. Innehållet är baserat på ISRM:s riktlinjer för karaktärisering, bedömning och testning av bergmassor, SS-EN ISO :2004 samt erfarenhet från kartering av bergkonstruktioner i Sverige. Syftet med beskrivningen är att presentera Trafikverkets riktlinjer om hur ingenjörsgeologisk kartering bör utföras och dokumenteras. Riktlinjerna har formulerats så att de kan tillämpas oberoende av vald teknisk lösning. De är anpassade för hårda, kristallina bergmassor men kan med en viss anpassning även tillämpas i andra geologiska miljöer. 2 INGENJÖRSGEOLOGISK KARTERING - INNEHÅLL Detta avsnitt beskriver vad som bör ingå i en ingenjörsgeologisk kartering. Ett antal tabeller finns redovisade längre fram i avsnittet. De parametrar som bör dokumenteras på ett karteringsprotokoll är redovisade med grå bakgrund i de enskilda tabellerna. Det generella konceptet är att den ingenjörsgeologiska karteringen delas upp i tre specifika delar: indelning och allmän beskrivning av bergmassan (se avsnitt 2.3 och 2.4 ) kartering och beskrivning av diskontinuiteter (se avsnitt 2.5) bedömning och karaktärisering av bergkvalitet (se avsnitt 2.6). 2.1 Förutsättningar För att åstadkomma en tillräcklig bra kartering av bergmassan krävs att ett antal grundläggande förutsättningar är uppfyllda. En god belysning krävs för att kunna studera bergmassans karaktär, både i liten och stor skala. Vidare bör karteringen kunna utföras från handnära avstånd, vilket ofta innebär att en lyftanordning eller dylikt behöver användas. Bergytan bör vara bergrensad och renspolad när karteringen påbörjas. Kartering bör utföras i en arbetsmiljö fri från störande aktiviteter (till exempel borrning i närområdet). För att kunna orientera sig bör även längdmarkeringar eller dylikt vara utmärkta med en lämplig täthet. Det är även viktig att säkerställa att det finns erforderligt tidsutrymme för karteringsarbetet. Att uppfylla ovan beskrivna förutsättningar för den ingenjörsgeologiska karteringen innebär i många fall att en arbetsinsats av entreprenören och/eller användande av entreprenörens maskiner och utrustning är nödvändig. Karteringen kan också innebära en restriktion för entreprenörens arbete. Det är viktigt att såväl entreprenörens förväntade arbets- och maskin/utrustnings-insats som de restriktioner som karteringsarbetet kan komma att innebära beskrivs i bygghandling/förfrågningsunderlag.

226 Bilaga 15: Ingenjörsgeologisk kartering av tunnlar och bergskärningar B15:3 (19) 2.2 Precisering av karterat område Karterat område bör preciseras med hjälp av bergskärningens eller tunnelns system för längdmätningar. Längdmätningen bör vara utmärkt med en täthet på 5 meter eller mindre på bergskärningens eller tunnelns vägg. Om längdmätning inte finns definierad för området (till exempel i samband med kartering av en bergskärning som ligger vinkelrätt mot längdmätningen) kan sidomått användas (+ till höger och till vänster) med utgångspunkt från en fast känd punkt (centrumlinje, staklinje med mera). De begrepp som bör användas för att beskriva olika riktningar/sida är kompassens väderstreck samt bergkonstruktionens geometriska delar (vägg, anfang, tak). Det karterade området bör även preciseras på karteringsbladet. 2.3 Ingenjörsgeologisk indelning I samband med kartering kan det karterade området behöva delas in i mindre delområden som har liknande ingenjörsgeologiska egenskaper. Indelningen bör utgå från samma metodik som finns beskriven i avsnitt 2.2. Varje delområde bör definieras med ett löpnummer (delområde 1, delområde 2 osv.). Om det är problematiskt att beskriva gränserna med enbart längdmätning och beskrivning av tunneldel (till exempel om det finns en oregelbunden geologisk gräns) kan man hänvisning göras till en separat skiss som redovisar områdesindelningen. 2.4 Allmän beskrivning av bergmassan Dominerande bergart och kornstorlek Dominerande bergart för varje delområde bör beskrivas tillsammans med dominerande kornstorlek, vilket bedöms enligt Tabell B15:1. Tabell B15:1 Beskrivning av kornstorlekar (efter SS-EN ISO :2004). Benämning Förkortning Dominerande kornstorlek Mycket grovkornig MGk > 63 mm Grovkornig Gk 2 63 mm Mellankornig Mk mm Finkornig Fk mm Mycket finkornig MFk <0.002 mm

227 Bilaga 15: Ingenjörsgeologisk kartering av tunnlar och bergskärningar B15:4 (19) Vittring/omvandling Bergmassans omvandlingsgrad, som även inkluderar vittring, bör beskrivas för varje delområde efter en sexgradig skala enligt Tabell B15:2. Tabell B15:2 Beskrivning av vittrings/omvandlingsgrad (modifierad efter SS-EN ISO :2004). Symbol Grad (%) Benämning Beskrivning W0 0 Friskt Friskt berg. Möjligen en svag missfärgning på större sprickytor. W W W W W5 100 Lätt omvandlad Moderat omvandlad Starkt omvandlad Helt omvandlad (struktur bevarad) Helt omvandlad (struktur saknas) Missfärgning indikerar omvandling av bergart på i huvudsak sprickytor. Mindre än halva bergmassan är omvandlad. Omvandling av vissa specifika mineral (t.ex. fältspat till kaolin eller biotit till klorit). Mer än halva bergmassan är omvandlad. Omvandling av vissa specifika mineral (t.ex. fältspat till kaolin eller biotit till klorit). Allt bergmaterial är omvandlat. Den ursprungliga bergartstrukturen finns dock kvar. Allt bergmaterial är omvandlat. Ingen bergstruktur finns kvar. Struktur Bergmassans struktur bör beskrivas för varje delområde enligt Tabell B15:3. Tabell B15:3 Beskrivning av bergmassans struktur (modifierad efter H-Bergbyggnad 1, 2001). Kod Typ av bergmassa Beskrivning B1 B2 B3 B4 Mycket sprickfattig Sprickfattig Mycket storblockig Storblockig Huvudsakligen en sprickgrupp samt oregelbundet förekommande sprickor, ingen avgränsning av block Huvudsakligen två sprickgrupper samt oregelbundet förekommande sprickor som ger upphov till avgränsning av enstaka block Tre sprickgrupper med i princip en storblockig utbildning och en genomsnittlig kantlängd > 2 m Tre eller flera sprickgrupper med oregelbundet förekommande sprickor med en storblockig utbildning och en genomsnittlig kantlängd m B5 Blockig Blockigt berg med en genomsnittlig kantlängd m U1 Uppsprucken Delvis sönderkrossat berg med en genomsnittlig kantlängd m U2 Mycket uppsprucken Helt sönderkrossat berg med en genomsnittlig kantlängd < 0.06 m S1 Skivig Skivigt berg, skivornas genomsnittliga tjocklek > 0.2 m S2 Tunnskivig Tunnskivigt berg, skivornas genomsnittliga tjocklek < 0.2 m

228 Bilaga 15: Ingenjörsgeologisk kartering av tunnlar och bergskärningar B15:5 (19) Tryckhållfasthet Det intakta bergets tryckhållfasthet bör bedömas för varje delområde enligt Tabell B15:4 Tabell B15:4 ISRM-index för bestämning av hållfasthet för berg (översättning från Brown, 1981). Material Grad Beskrivning Fältobservation Ungefärligt intervall enaxiell tryckhållfasthet (MPa) Ungefärligt intervall punktlastindex (MPa) R0 Extremt svagt berg Märks av tumnagel R1 Mycket svagt berg Smulas sönder vid fasta slag med den smala ändan av geologhammare; kan skalas med fickkniv R2 Svagt berg Skalas med svårighet av fickkniv, grunda märken görs av fasta slag med den smala änden av geologhammare Berg R3 Medelstarkt berg Kan inte skrapas eller skalas med fickkniv; bergprov kan spräckas med ett hårt slag med geologhammare R4 Starkt berg Bergprov kräver mer än ett slag med geologhammare för att spräckas R5 Mycket starkt berg Bergprov kräver många slag med geologhammare för att spräckas R6 Extremt starkt berg Bergbitar kan endast flisas med geologhammare >250 >10 Resultat från laboratorietester kan ge vägledning vid bedömning av den enaxiella tryckhållfastheten, under förutsättning att testerna är utförda på prover med samma karaktär som det intakta berget. Ingenjörsgeologisk beskrivning En allmän beskrivning av bergmassan i ingenjörsgeologiska termer bör göras. Texten bör beskriva förekomsten av bergpartier, sprickor och zoner som är av betydelse för bergkonstruktionens stabilitet och täthet. Ett exempel på en ingenjörsgeologisk beskrivning: "Grå-röd granit med inslag av pegmatit. Flacka sprickor (grupp nr. 2) ger bergmassan en skivig karaktär och har orsakat utfall i takets västra del. Spricka nr. 3 innehåller lera och kan orsaka utfall i östra väggen i samband med fortsatt berguttag."

229 Bilaga 15: Ingenjörsgeologisk kartering av tunnlar och bergskärningar B15:6 (19) 2.5 Beskrivning av diskontinuiteter Omfattning och numrering Sprickor och andra diskontinuiteters geografiska läge bör ritas in på ett karteringsblad med en noggrannhet på ±1 m. Sprickornas egenskaper bör beskrivas i ett karteringsprotokoll (se avsnitt 3 för en beskrivning av förslag till redovisning i karteringsprotokoll och karteringsblad). Det kan vara rimligt att införa en nedre gräns för hur korta sprickor som ska karteras (till exempel att endast sprickor med en exponerad spricklängd 3 m karteras och redovisas på karteringsbladet och i karteringsprotokollet). För att öka kontinuiteten mellan olika karteringstillfällen kan betydande sprickor extrapoleras i området för kommande berguttag med en streckad linje. Dessa sprickors förekomst ska därefter verifieras vid nästkommande kartering. Saknas de, eller är placerade någon annanstans bör karteringsbladet revideras. Karterade sprickor bör tilldelas ett löpnummer som finns redovisat både på karteringsbladet och i karteringsprotokollet. Sprickor med samma orienteringar (± 15 o stupningsriktning och ± 10 o stupning) och karterade egenskaper bör anges med samma löpnummer och beskrivas som en sprickgrupp på karteringsprotokollen. Orientering Sprickornas stupningsriktning (alternativ strykning) och stupning bör mätas med kompass och inklinometer eller dylikt. Stupningsriktningen (alternativt strykningen) bör mätas i hela grader, räknat medurs från norr och anges med tre siffror, till exempel 240 (000 till 360). Stupning bör anges i hela grader med två siffror, till exempel 50 (00 till 90). Val av metod för mätning (stupningsriktning alternativt strykning) bör finnas angiven på karteringsprotokollet där resultat från mätningen redovisas. Stupning bör även redovisas på karteringsbladet med symbol enlig Fel! Hittar inte referenskälla.. Uthållighet (exponerad spricklängd) Uthållighet (engelska "Persistance") bör bedömas för varje spricka (eller sprickgrupp) Tabell B15:5. Tabell B15:5 Beskrivning av uthållighet (efter Brown, 1981). Benämning Förkortning Uthållighet Väldigt låg VL <1 m Låg L 1 3 m Medel M 3 10 m Hög H m Mycket hög MH >20 m

230 Bilaga 15: Ingenjörsgeologisk kartering av tunnlar och bergskärningar B15:7 (19) Sprickvidd Sprickvidd bör bedömas för varje spricka (eller sprickgrupp) enligt Tabell B15:6. Sprickvidd definieras som det vinkelräta avståndet mellan två diskontinuitetsytor och omfattar även eventuellt sprickfyllnadsmaterial. Tabell B15:6 Beskrivning av sprickvidd (efter SS-EN ISO :2004). Benämning Mycket tät Tät Lätt öppen Öppen Ganska vid Vid Mycket vid Extremt vid Sprickvidd < 0.1 mm mm mm mm mm mm mm > 1 m Sprickfyllning/sprickomvandlingstal (Ja) Dominerande sprickfyllningsmaterial och mängd (tjocklek) bör beskrivas för varje spricka eller sprickgrupp (se Tabell B15:12 för en lista med förkortningar av sprickfyllningsmaterial). Om flera sprickfyllnadsmaterial förekommer bör det material som påverkar valet av sprickomvandlingstal anges först (till exempel Le, Kl, Ka). Parametervärden för sprickomvandlingstalet (Ja) och val av fall (A, B, C och så vidare) bör bedömas och dokumenteras för varje spricka eller sprickgrupp enligt Tabell B15:7.

231 Bilaga 15: Ingenjörsgeologisk kartering av tunnlar och bergskärningar B15:8 (19) Tabell B15:7 Beskrivning av parametervärden för Ja (översättning från Barton, 2002). Fall Beskrivning r [ ] Ja a) Bergkontakt vid skjuvning (inga fyllnadsmineral, endast ytbeläggning). A B C D E Tät, läkt, hård, ej deformationsmjuknande, impermeabel fyllning, dvs. kvarts eller epidot. Opåverkade (ej omvandlade) sprickytor, endast missfärgning av sprickytan (beläggning). Svagt omvandlade sprickytor. Ej deformationsmjuknande mineralbeläggning, sandiga partiklar, lerfritt krossat berg etc. Siltig eller sandig lerbeläggning, låg lerfraktion (ej deformationsmjuknande). Deformationsmjuknande eller lågfriktionsbeläggning av lermineral, dvs. kaolin och glimmer. Även klorit, talk, gips, och grafit m.m. och små kvantiteter av svällande lera. b) Bergkontakt uppnås före 10 cm skjuvdeformation (tunn mineralfyllning) F Sandiga partiklar, lerfritt sönderdelat berg etc G H J Kraftigt överkonsoliderad, ej deformationsmjuknande lermineralfyllning (kontinuerlig, < 5 mm tjocklek). Medel- eller lågt överkonsoliderad, deformationsmjuknande, lermineralfyllning (kontinuerlig, < 5 mm tjocklek). Fyllning av svällande lera, dvs. montmorillonit (kontinuerlig, <5 mm tjocklek). Värdet av Ja beror på andel (%) av svällande lerpartiklar och tillgång till vatten etc. c) Ingen bergkontakt uppnås vid skjuvning (tjock mineralfyllning) KLM Zoner eller band av krossat eller sönderdelat berg och lera (se G, H, J för beskrivning för lerförhållanden) , 8 eller 8 12 N Zoner eller band av siltig eller sandig lera (ej deformationsmjuknande). OPR Tjocka, kontinuerliga zoner eller band av lera (se G, H, J för beskrivning för lerförhållanden) , 13 eller Sprickomvandlingstalet, Ja, representerar omvandlingsgraden av sprickytorna eller fyllnadsmaterialet. Valet av sprickomvandlingstal bör ta hänsyn till mängden av fyllningsmaterialet. Endast sprickfyllningsmaterial som påverkar sprickans skjuvmotstånd bör ligga till grund för bedömning av Ja. Exempelvis bör väldigt små mängder av mineraler med låga friktionsegenskaper, som inte bedöms påverka sprickans skjuvmotstånd, räknas bort i samband med bedömningen av Ja.

232 Bilaga 15: Ingenjörsgeologisk kartering av tunnlar och bergskärningar B15:9 (19) Sprickråhet, Jr Parametervärden för sprickråhetsstalet (Jr) och val av fall (A, B, C osv.) bör bedömas och dokumenteras för varje spricka eller sprickgrupp enligt Tabell B15:8. För ytterligare vägledning i val av Jr, se även Figur B15:1. Tabell B15:8 Beskrivning av parametervärden för Jr (översättning från Barton, 2002). Fotnot (ii) och (iv) avser bedömning av Jr i samband med klassificering av bergmassan och utgår när bedömningen av Jr görs för enskilda diskontinuiteter. Fall Beskrivning Jr a) Bergkontakt vid skjuvning, samt b) bergkontakt uppnås före 10 cm skjuvdeformation. A Diskontinuerliga sprickor. 4 B Råa eller ojämna, vågformiga (böljande) sprickor. 3 C Släta, vågformiga (böljande) sprickor. 2.0 D Glatta (blankslag), vågformiga (böljande) sprickor. 1.5 E Råa eller ojämna, plana sprickor. 1.5 F Släta, plana sprickor. 1.0 G Glatta (blankslag), plana sprickor. 0.5 c) Ingen bergkontakt uppnås vid skjuvdeformation. H J Lermineralhaltiga zoner, med tillräcklig tjocklek för att förhindra bergkontakt. Zon med sandigt, grusigt eller krossat bergmaterial med tillräcklig tjocklek för att förhindra bergkontakt Notera: (i) Beskrivningen syftar på, i följande ordning, småskaliga egenskaper och mellanskaliga egenskaper. (ii) Lägg till 1.0 om medelavståndet av betydande sprickgrupper är större än 3 m. (iii) (iv) Jr = 0.5 kan användas för plana, glatta sprickor som har stänglighet, förutsatt att stänglighetens orientering ger minsta möjliga hållfasthet Klassificeringen av Jr och Ja görs för den sprickgrupp eller diskontinuitet som är minst gynnsam för stabiliteten med avseende på både orientering och skjuvmotstånd, [där σn tan-1 (Jr/Ja)].

233 Bilaga 15: Ingenjörsgeologisk kartering av tunnlar och bergskärningar B15:10 (19) Figur B15:1 Råhetsprofiler samt relationen mellan Jr i Q-systemet och JRC (Joint Roughness Coefficient) för 20 cm och 100 cm provlängder (från Barton & Bandis, 1982).

234 Bilaga 15: Ingenjörsgeologisk kartering av tunnlar och bergskärningar B15:11 (19) Vattenföring Sprickornas vattenföring bör bedömas enligt Tabell B15:9. Vattenförande sprickor bör dokumenteras i karteringsprotokollen och uppskattat läge för inläckaget bör redovisas på karteringsbladet. Tabell B15:9 Beskrivning av vattenföring. Beteckning Vattenföring Rinnande vatten Droppande vatten Fukt * Is Sprickavstånd Sprickavstånd definieras som det vinkelräta avståndet mellan sprickor i samma sprickgrupp. Sprickavstånd bör bedömas för varje sprickgrupp (Tabell B15:10). Tabell B15:10 Beskrivning av sprickavstånd (efter Brown, 1981). Benämning Mycket stort Stort Moderat Litet Mycket litet Sprickavstånd > 2 m m m m < 0.06 m Förskiffring Sprickor eller sprickgrupper som sammanfaller med bergmassans förskiffring bör anges i karteringsprotokollen. Förskiffring i bergmassan som har betydelse för konstruktionens stabilitet bör även redovisas på karteringsbladet.

235 Bilaga 15: Ingenjörsgeologisk kartering av tunnlar och bergskärningar B15:12 (19) Svaghetszoner Termen svaghetszon har traditionellt använts som ett samlingsbegrepp för att beskriva strukturer i bergmassan som består av berg som är svagare än den omgivande bergmassan. Dessa zoner har uppkommit huvudsakligen på grund av tektoniska rörelser i bergmassan (duktila och spröda). Det rekommenderas att följande definition för svaghetszoner tillämpas vid ingenjörsgeologiska kartering av tunnlar och bergskärningar: Svaghetszoner är geologiska strukturer som innehåller material som är väsentligt svagare än omgivande bergmassa. Materialet i strukturen ska ha en sådan mäktighet att det förhindrar kontakt mellan strukturens yttre gränser även efter 10 cm skjuvning. Vid bedömning av huruvida en struktur bör tolkas som en svaghetszon i samband med kartering i byggskedet kan Tabell B15:7 användas som vägledning, där strukturer enligt Fall A-J generellt betraktas som sprickor och strukturer enligt Fall K-R betraktas som svaghetszoner. Definitionen ovan syftar på att säkerställa att sådana strukturer/svaghetszoner som kan ha stor betydelse för konstruktionen framträder på ett tydligt sätt i samband med ingenjörsgeologisk kartering av tunnlar och bergskärningar. Det bör dock förtydligas att definitionen inte har tagits fram i syfte att tydliggöra när en justering av ingångsparameter i de olika systemen för karaktärisering av bergmassan ska tillämpas (t.ex. justering av SRF för svaghetszoner i Q-systemet). En generell beskrivning av svaghetszoners karaktär och mäktighet ska redovisas i karteringsprotokollen. Leromvandling Typ och grad av leromvandling bör bedömas för diskontinuiteter och svaghetszoner som innehåller en signifikant mängd lera (kontinuerlig lerfyllning med > 5 mm lermineral mellan sprickplanen). Bedömningen bör göras enligt Tabell B15:11. Koden för leromvandling bör dokumenteras i karteringsprotokollen och på karteringsbladet. Tabell B15:11 Koder för beskrivning av leromvandling (modifierade från H- Bergbyggnad 1, 2001). Kod Beskrivning L1 Lermineraliserad diskontinuitet (Bredd < 0.10 m) L2 Lermineraliserad diskontinuitet (Bredd < 0.10 m) L3 L4 Zon med leromvandling i alla sprickor Zon med allmän leromvandling

236 Bilaga 15: Ingenjörsgeologisk kartering av tunnlar och bergskärningar B15:13 (19) 2.6 Bedömning och karaktärisering av bergkvalitet Bergmassans kvalitet bör bedömas för varje delområde genom karaktärisering av bergmassan enligt gällande system. Principen för bedömning av ingångsparametrar och karaktärisering av bergmassan bör följa riktlinjerna i Bilaga 5. 3 REDOVISNING AV KARTERINGSRESULTAT 3.1 Allmänt Resultatet från ingenjörsgeologisk kartering bör redovisas tydligt och pedagogiskt. Det är viktigt att text, symboler och beteckningar är läsbara, även efter kopiering. 3.2 Förteckning av symboler och förkortningar En förteckning över symboler och förkortningar som bör tillämpas i samband med kartering och anvisning av selektiv bult finns i Tabell B15: Karteringsprotokoll Ett karteringsprotokoll bör upprättas i samband med varje kartering. Protokollet bör innehålla en textbeskrivning av bergförhållanden som kompletterar de uppgifter som beskrivs på karteringsbladet. Ett karteringsprotokoll bör generellt innehålla följande: projekt anläggningsdel datum och tid för kartering kartör protokollnummer precisering av karterat område enligt avsnitt 2.2 ingenjörsgeologisk indelning enligt avsnitt 2.3 beskrivning av bergmassan enligt avsnitt 2.4 beskrivning av diskontinuiteter enligt avsnitt 2.5 bedömning och karaktärisering av bergkvalitet enligt avsnitt 2.6.

237 Bilaga 15: Ingenjörsgeologisk kartering av tunnlar och bergskärningar B15:14 (19) Tabell B15:12 Förteckning över symboler och förkortningar. Symboler Förkortningar Selektiv bult (anvisat) Fe Järnoxid Bergutfall Fsp Fältspat Svaghetszon Gf Grafit Uppsprucken bergmassa (kod U1 och U2 i Tabell B15:3) Uppsprucken bergmassa (kod U1 och U2 i Tabell B15:3) med svaghetszon Gl Gr Glimmer Grus 30 Spricka med angiven stupning Jo Jordmaterial Spricka med brant stupning (80-90 o ) Ka Kalcit Spricka med flack stupning (0-15 o ) Kl Klorit Förskiffring (linjerna representerar riktningen på förskiffringen) Kv Kvarts Bergyta Le Lera Teoretisk bergyta Mks Magnetkis Sa Sf Sk Sand Sulfidmineral (övergripande) Svavelkis

238 Bilaga 15: Ingenjörsgeologisk kartering av tunnlar och bergskärningar B15:15 (19) 3.4 Karteringsblad Allmänt Ett karteringsblad bör innehålla en grafisk redovisning av bergförhållandena och kan gälla för ett eller flera karteringstillfällen. Detta innebär att resultat från flera karteringsprotokoll kan redovisas på ett och samma karteringsblad. Ett komplett karteringsblad består av tre olika komponenter: ritningsram och uppgifter om karteringen geometrisk modell karterings resultat karteringsunderlag Ritningsram och uppgifter om karteringen En ritningsram som är avsedd för kartering bör innehålla följande uppgifter/information: projekt anläggningsdel översiktsskiss skala (redovisning bör generellt göras med en skala 1:200 eller större) uppgifter om de olika karteringstillfällena med avseende på: o datum o område för kartering o hänvisning till tillhörande karteringsprotokollnummer o kartör. Geometrisk modell Redovisning av konstruktioner som kan betraktas som tvådimensionella (till exempel en bergskärning) är förhållandevis enkel då den yta som ska karteras har en tvådimensionell utbredning, vilket innebär att en längsgående elevation eller tvärsektion kan tillämpas. Tunnlar och andra bergrum är i sin natur tredimensionella objekt, vilket innebär att den yta som ska karteras på något sätt måste transformeras från ett 3D-objekt till en 2D-ritning. Detta görs vanligtvis genom att vika ut tunneln (tak, anfang och väggar) enligt principerna i Figur B15:2. Redovisning av tunneltak kan generellt göras genom att bortse ifrån takets valvform och redovisa taket som en platt yta. I speciella fall, till exempel komplicerade konstruktioner med stor pilhöjd, bör dock hänsyn till takets valvform övervägas genom att redovisa tunnelns bredd med takets båglängd. Detta innebär att takets båglängd då motsvarar tunnelns bredd på karteringsbladet. Den geometriska modellen bör generellt innehålla:

239 Bilaga 15: Ingenjörsgeologisk kartering av tunnlar och bergskärningar B15:16 (19) linjer som representerar tunnelns sula och anfang (teoretisk) gällande längdmätning varje femte meter teoretisk sektion för anslutande tunnlar, schakt, nischer m.m. norrpil. Sula Vänster vägg Vänster vägg Anfang Tunnel Tak Höger vägg Anfang Höger vägg Figur B15:2 Sula Representation av tunnel vid kartering. Utöver kartering av tunnelns färdiga konturer kan det även finnas behov av att kartera tunnelns front (stuff/gavel), eftersom denna yta kan ge värdefull information om sprickmönstret i tre dimensioner. Karteringsresultat Den grafiska redovisningen av karteringsresultat bör innehålla följande: precisering av karterat område enligt avsnitt 2.2, diskontinuiteter och andra strukturer redovisade enligt avsnitt 2.5 och Tabell B15:12, vattenföring redovisat enligt avsnitt 2.5, leromvandling med kod enligt Tabell B15:11, svaghetszoner med symbol enligt Tabell B15:12, förskiffring i bergmassan som har betydelse för stabilitet, med symbol enligt Tabell B15:12, uppspruckna partier med symbol enligt Tabell B15:12, läge för selektiv bult med symbol enligt Tabell B15:12, bergutfall med symbol enligt Tabell B15:12,

240 Bilaga 15: Ingenjörsgeologisk kartering av tunnlar och bergskärningar B15:17 (19) geografiskt läge för övriga konstruktioner som är relevant till berguttaget (anslutande tunnlar, brostöd, med mera). I Appendix A redovisas förslag till mallar för karteringsprotokoll och karteringsblad som kan tillämpas och i Appendix B redovisas exempel karteringar (fiktiva fall). 3.5 Fotografering Fotografering i samband med kartering av bergkonstruktioner kan vara problematisk då ljusförutsättningarna (trots belysning) är svåra. Detta kan hanteras genom fotografering med lång slutartid med hjälp av ett kamerastativ. Ett översiktsfoto som redovisar karterat område bör tas i samband med varje karteringstillfälle, och detaljer fotograferas vid behov. För att få ut det mesta av fotograferingen krävs även en beskrivning av läge och innehållet för varje foto. 3.6 Förstärkningsanvisning I samband med att karteringsprotokoll upprättas bör en separat redovisning av anvisad bergförstärkning upprättas (förstärkningsanvisning). Anvisningen kan redovisas enligt mallen i Appendix A. Se även Appendix B för ett exempel på en ifylld förstärkningsanvisning.

241 Bilaga 15: Ingenjörsgeologisk kartering av tunnlar och bergskärningar B15:18 (19) Appendix A tillhörande Bilaga 15

242 Karteringsprotokoll Projekt Datum/Tid Kartör Anläggningsdel: Protokoll. nr. Nr. Sekt fr. Sekt till Del Notering Nr. Bergart/kornstorlek Vittring/Omvandling Struktur Tryckhållfasthet Nr. 1. RQD 2. Jn 3. Jr 4. Ja 5. Jw 6. SRF Q bas (1-4) Q (1-6) Ingenjörsgeologisk beskrivning, övriga noteringar: Nr. Stuprikt. Stupn. Uthåll. Spr.vidd Fyllning Ja (Fall) Jr (Fall) Vatten Spr.avst. Notering For. Zon Ant. Uppdaterad: Datum: Notering: Datum: Notering: Datum: Notering:

243 Karteringsblad Tunnelkartering Projekt Anläggningsdel Sektion Fr. Till N 0/040 0/035 0/030 0/025 0/020 0/015 0/010 0/005 Datum Prot. nr. Sign. Teckenförklaring 30 3 Uppsprucken bergmass (U1&U2) Svaghetszon Skiffrighet Bergutfall Selektiv bult med längd (m) * Västra vägg Spricka med angiven stupning Spricka med brant stupning (80-90 o ) Spricka med flack stupning (0-15 o ) Rinnande vatten Droppande vatten Fukt Is 0/000 Tak Östra vägg Sula Anfang Anfang Sula Skala: ÖVERSIKTSPLAN

244 Karteringsblad Bergskärning Projekt Anläggningsdel Skala: Datum Område Protokoll nr. Kartör

245 Projekt: Datum: FÖRSTÄRKNINGSANVISNING Anläggningsdel: Från: Ritningsnummer: Signatur (kartör): Sektion: Till: Protokoll nr.: LM Vägg Anf. Tak Anf. Vägg Sprutbetong Systembult Selektivbult oarmerad Typ: Typ: fiberarmerad med bricka med bricka varierar (se skiss) utan bricka utan bricka varierar (se skiss) varierar (se skiss) Beteckningar LM Andra förstärkningstyper 3 3 Gräns systembultning Gräns sprutbetong (om det ej sammanfalla med bultning) Selektiv bult utan bricka med angiven längd (m) Selektiv bult med bricka med angiven längd (m) S Tc Bultavstånd (systembultning) Sprutbetong tjocklek

246 Projekt: Datum: FÖRSTÄRKNINGSANVISNING Anläggningsdel: Från: Ritningsnummer: Signatur (kartör): Sektion: Till: Protokoll nr.: Sprutbetong Systembult Selektivbult oarmerad Typ: Typ: fiberarmerad med bricka med bricka varierar (se skiss) utan bricka utan bricka varierar (se skiss) varierar (se skiss) Andra förstärkningstyper Beteckningar 3 3 Gräns systembultning Gräns sprutbetong (om det ej sammanfalla med bultning) Selektiv bult utan bricka med angiven längd (m) Selektiv bult med bricka med angiven längd (m) S Tc Bultavstånd (systembultning) Sprutbetong tjocklek

247 Bilaga 15: Ingenjörsgeologisk kartering av tunnlar och bergskärningar B15:19 (19) Appendix B tillhörande Bilaga 15

248

249

250

251 Fotobilaga Protokoll nr.: XXX Stuff Östra vägg 1/3

252 Östra anfang Tak 2/3

253 Västra anfang Västra vägg 3/3

254

255

256

257 Karteringsprotokoll: XXX FOTOBILAGA Foto 1. Norra vägg (påslag) vid längdmätning Foto 2. Norra vägg (påslag) vid längdmätning Övre del nivå +24 till +36, västra sidan.

258 Karteringsprotokoll: XXX FOTOBILAGA Foto 3. Norra vägg (påslag) vid längdmätning Övre del nivå +24 till +36, östra sidan.

EUROKOD 1997-1, TILLÄMPNINGSDOKUMENT BERGTUNNLAR OCH BERGRUM Eurocode 1997-1, Application document Rock tunnels and Rock caverns

EUROKOD 1997-1, TILLÄMPNINGSDOKUMENT BERGTUNNLAR OCH BERGRUM Eurocode 1997-1, Application document Rock tunnels and Rock caverns EUROKOD 1997-1, TILLÄMPNINGSDOKUMENT BERGTUNNLAR OCH BERGRUM Eurocode 1997-1, Application document Rock tunnels and Rock caverns Beatrice Lindström, Golder Associates AB Thomas Dalmalm, Trafikverket Rolf

Läs mer

Riktlinjer för val av geoteknisk klass för bergtunnlar Underlag för projektering av bygghandling.... Lars Rosengren

Riktlinjer för val av geoteknisk klass för bergtunnlar Underlag för projektering av bygghandling.... Lars Rosengren Dokument Nr: 9564-13-025-012 Citybanan i Stockholm Riktlinjer för val av geoteknisk klass för bergtunnlar Underlag för projektering av bygghandling FÖR GRANSKNING.................. Lars Rosengren Marie

Läs mer

Sammanfattning. Bilaga

Sammanfattning. Bilaga Bilaga Sammanfattning Transportinfrastrukturkommitténs uppdrag är att effektivisera planeringsprocessen för transportinfrastruktur. I uppdraget ingår att analysera planeringsprocessen för byggande av transportinfrastruktur

Läs mer

Svensk författningssamling

Svensk författningssamling Svensk författningssamling Lag om ändring i lagen (1995:1649) om byggande av järnväg; SFS 2012:440 Utkom från trycket den 25 juni 2012 utfärdad den 14 juni 2012. Enligt riksdagens beslut 1 föreskrivs i

Läs mer

Planläggningsprocessen

Planläggningsprocessen KRAV Planläggningsprocessen TDOK xxxx Version 0.6 2016-10-12 KRAV Skapat av (namn och organisatorisk enhet) Dokument-ID Version [Skapat av] TDOK xxxx 0.6 Fastställt av Dokumentdatum [Fastställt av] 2016-10-12

Läs mer

Varbergstunneln, Västkustbanan, Varberg-Hamra

Varbergstunneln, Västkustbanan, Varberg-Hamra Planläggningsbeskrivning 2015-04-01 Varbergstunneln, Västkustbanan, Varberg-Hamra Med hjälp av denna planläggningsbeskrivning får du information om hur planläggningsprocessen ser ut för utbyggnaden, när

Läs mer

Transportstyrelsens nya uppdrag att ta fram föreskrifter för spårvägar

Transportstyrelsens nya uppdrag att ta fram föreskrifter för spårvägar Transportstyrelsens nya uppdrag att ta fram föreskrifter för spårvägar 27 mars 2015 Spårvagnsstädernas årsmöteskonferens Per Andersson Reijo Rosendal Hur regleras byggmarknaden? EU s Byggproduktförordning

Läs mer

Nya vägar och järnvägar. Så här planerar vi

Nya vägar och järnvägar. Så här planerar vi Nya vägar och järnvägar Så här planerar vi 2 nya vägar och järnvägar När en väg eller järnväg ska byggas är syftet att fylla allas behov av bra och ändamålsenliga kommunikationer. Samtidigt ska den som

Läs mer

Enhetlig modell för injektering Delprojekt: Karakterisering och Design

Enhetlig modell för injektering Delprojekt: Karakterisering och Design 1(7) Utlysning Enhetlig modell för injektering Delprojekt: Karakterisering och Design Bakgrund Vid anläggande av tunnlar i berg behöver berget i de flesta fall tätas genom förinjektering för att ge en

Läs mer

och Boverkets byggregler, BBR

och Boverkets byggregler, BBR Läsanvisningar till regler om byggande och Boverkets byggregler, BBR Läsanvisningar till regler Läsanvisningar om byggande till regler och om BBR byggande Regelsamlingen ger en helhetssyn För att tillämpa

Läs mer

BVS Riskanalys för signaltekniska anläggningsprojekt

BVS Riskanalys för signaltekniska anläggningsprojekt BVDOK 1 (5) Skapat av (Efternamn, Förnamn, org) Dokumentdatum Eriksson Ulf TDOK 2014:0475 2015-04-01 Fastställt av Gäller från Chef VO Underhåll 2009-01-19 Ersätter Ersatt av BVS 1544.94006 [Ersatt av]

Läs mer

Dokumenttitel Detaljplanering. Underrubrik. Senast reviderad av Andrea Eriksson. Dokumentnamn/Sökväg. Godkännandedatum

Dokumenttitel Detaljplanering. Underrubrik. Senast reviderad av Andrea Eriksson. Dokumentnamn/Sökväg. Godkännandedatum 1 (7) Organisation Hörby kommun Förvaltning l avdelning Upprättad av Hamish Bell Dokumenttyp Rutiner Handläggning Godkänd av Byggnadsnämnden Dokumenttitel Detaljplanering Underrubrik Undersökning om betydande

Läs mer

Väg 892, Borlanda-Rottne, gång- och cykelväg Rydet-Rottne

Väg 892, Borlanda-Rottne, gång- och cykelväg Rydet-Rottne SAMRÅDSREDOGÖRELSE Väg 892, Borlanda-Rottne, gång- och cykelväg Rydet-Rottne Projektnummer: 87733334 Växjö kommun, Kronobergs Län Vägplan, 2016-12-01 Yta för bild Trafikverket Postadress: Trafikverket,

Läs mer

Malmbanan dubbelspår Peuravaara-Riksgränsen Järnvägsplan 1 delen Peuravaara- Krokvik

Malmbanan dubbelspår Peuravaara-Riksgränsen Järnvägsplan 1 delen Peuravaara- Krokvik Planläggningsbeskrivning 2017-05-17 Malmbanan dubbelspår Peuravaara-Riksgränsen Järnvägsplan 1 delen Peuravaara- Krokvik Kiruna Kommun, Norrbottens län Med hjälp av denna planläggningsbeskrivning får du

Läs mer

E45 Rengsjön-Älvros. Planläggningsbeskrivning

E45 Rengsjön-Älvros. Planläggningsbeskrivning Planläggningsbeskrivning 2018-12-19 E45 Rengsjön-Älvros Med hjälp av denna planläggningsbeskrivning får du information om hur projektet kommer att planläggas, när du kan påverka samt vilka beslut som kommer

Läs mer

1. Förstudie Regler om förstudie återfinns i 6 kap. 4-6 och miljöbalken, 14a väglagen, 23a vägkungörelsen och 1-8, VVFS 2007:223.

1. Förstudie Regler om förstudie återfinns i 6 kap. 4-6 och miljöbalken, 14a väglagen, 23a vägkungörelsen och 1-8, VVFS 2007:223. 1.Förstudie 1. Förstudie Regler om förstudie återfinns i 6 kap. 4-6 och 19-21 miljöbalken, 14a väglagen, 23a vägkungörelsen och 1-8, 18-21 VVFS 2007:223. Förstudie krävs alltid vid byggande av väg samt

Läs mer

Svensk författningssamling

Svensk författningssamling Svensk författningssamling Lag om ändring i väglagen (1971:948); SFS 2012:439 Utkom från trycket den 25 juni 2012 utfärdad den 14 juni 2012. Enligt riksdagens beslut 1 föreskrivs i fråga om väglagen (1971:948)

Läs mer

Tunnelbana till Nacka och söderort. Samrådsunderlag hösten 2016 för miljöprövning och planläggning Samrådshandling

Tunnelbana till Nacka och söderort. Samrådsunderlag hösten 2016 för miljöprövning och planläggning Samrådshandling Tunnelbana till Nacka och söderort Samrådsunderlag hösten 2016 för miljöprövning och planläggning Samrådshandling 2016-11-09 Titel: Tunnelbana till Nacka och söderort Projektledare: Martin Hellgren Bilder

Läs mer

Vägplan Samråd. Väg 1559/ 1534 Gång- och cykelväg i Mårdaklev, Svenljunga kommun

Vägplan Samråd. Väg 1559/ 1534 Gång- och cykelväg i Mårdaklev, Svenljunga kommun Vägplan Samråd Väg 1559/ 1534 Gång- och cykelväg i Mårdaklev, Svenljunga kommun 1 2014-04-01 1 2014-04-01 10 mil gång- och cykelväg 70 delprojekt - fyra områden Samverkansprojekt Västra Götalandsregionen,

Läs mer

Varbergstunneln, Västkustbanan, Varberg Hamra

Varbergstunneln, Västkustbanan, Varberg Hamra Planläggningsbeskrivning 2016-03-30 Varbergstunneln, Västkustbanan, Varberg Hamra Med hjälp av denna planläggningsbeskrivning får du information om hur planläggningsprocessen ser ut för utbyggnaden, när

Läs mer

Riskanalys för signaltekniska anläggningsprojekt

Riskanalys för signaltekniska anläggningsprojekt Gäller för Version Standard BV utan resultatenheter 1.0 BVS 1544.94006 Giltigt från Giltigt till Antal bilagor 2009-01-19 Diarienummer Ansvarig enhet Fastställd av F08-3369/SI10 Leverans Anläggning Björn

Läs mer

RAPPORT Tunnelsäkerhet Berg- och tunnelteknik Definition av undermarksstation

RAPPORT Tunnelsäkerhet Berg- och tunnelteknik Definition av undermarksstation RAPPORT Tunnelsäkerhet Berg- och tunnelteknik Definition av undermarksstation Trafikverket publ.nr: 2014:061 Dokumenttitel: Definition av undermarksstation Skapat av: Patrik Hult, Morgan Engdal, Oskar

Läs mer

Effektivare planering - Vägledning för pågående projekt

Effektivare planering - Vägledning för pågående projekt [] 2012-06-26 [Motpartens ärendeid] 1(12) Effektivare planering - Vägledning för pågående projekt Inledning Den första januari 2013 träder en ny infrastrukturlagstiftning i kraft. Samtidigt pågår många

Läs mer

Projekteringsprocessen

Projekteringsprocessen Skapat av (org) Dokumentdatum Version Vectura 2010-09-14 0.1 Ev. dokumentid Antal sidor Antal bilagor 13 3 Fastställt av, (org) Trafikverket Dokumenttitel Projekteringsprocessen Toppdokument Projekteringsprocessen

Läs mer

TEKNISK HANDBOK. Del 0 - Inledning

TEKNISK HANDBOK. Del 0 - Inledning TEKNISK HANDBOK Del 0 - Inledning 2015-04-22 Sidan 2 (8) Innehållsförteckning Sidan 0 Inledning... 3 00. Praktisk tillämpning... 3 00.1 Allmänt... 3 00.2 Bestämmelser... 3 01 Teknisk handboks plats i TK:

Läs mer

Effektivare planering - Vägledning för pågående projekt

Effektivare planering - Vägledning för pågående projekt [Motpartens ärendeid] 1(13) Effektivare planering - Vägledning för pågående projekt Inledning Den första januari 2013 träder en ny infrastrukturlagstiftning i kraft. Samtidigt pågår många väg-och järnvägsplaneringsprojekt

Läs mer

Blixtlåset samordning av planeringen enligt PBL med väg- och järnvägsplanering

Blixtlåset samordning av planeringen enligt PBL med väg- och järnvägsplanering Blixtlåset samordning av planeringen enligt PBL med väg- och järnvägsplanering Magnus Jacobsson, Boverket Susann Sass-Jonsson, Länsstyrelsen i Stockholm Anki Ingelström, Trafikverket Samordnad transport-

Läs mer

TRVR ÖVERDÄCKNING 12 1 (10) Arbetsversion. Skapat av (namn och organisatorisk enhet) Dokument-ID Ärendenummer

TRVR ÖVERDÄCKNING 12 1 (10) Arbetsversion. Skapat av (namn och organisatorisk enhet) Dokument-ID Ärendenummer TRVR ÖVERDÄCKNING 12 1 (10) Arbetsversion Skapat av (namn och organisatorisk enhet) Dokument-ID Ärendenummer Rydén Clas-Göran, Spls TDOK 2012:1219 TRV 2013/67619 Fastställt av Dokumentdatum Version [Fastställt

Läs mer

Transportstyrelsens roll

Transportstyrelsens roll Transportstyrelsens roll 12 mars 2015 CBI Betonginstitutets informationsdag Per Andersson Hur regleras byggmarknaden? EU s Byggproduktförordning Underlätta handel mellan länderna inom den inre marknaden

Läs mer

Väg 136 Ottenby Borgholm, delen korsning vid Ekerum

Väg 136 Ottenby Borgholm, delen korsning vid Ekerum SAMRÅDSREDOGÖRELSE Väg 136 Ottenby Borgholm, delen korsning vid Ekerum Borgholms Kommun, Kalmar Län Vägplan, 2015-05-27 Uppdragsnummer: 144732 TMALL 0096 Mall Samrådsredogörelsev 1.0 Trafikverket Postadress:

Läs mer

Utlåtande över inkomna synpunkter vid formell kommunicering

Utlåtande över inkomna synpunkter vid formell kommunicering Utlåtande över inkomna synpunkter vid formell kommunicering Tunnelbana till Arenastaden 2019-05-23 [Titelsida] Georgia 10,5/18 Titel: Utlåtande över inkomna synpunkter vid formell kommunicering Uppdragsledare:

Läs mer

Bygg om eller bygg nytt

Bygg om eller bygg nytt Effektsamband för transportsystemet Fyrstegsprincipen Version 2015-04-01 Steg 3 och 4 Bygg om eller bygg nytt Kapitel 1 Introduktion Översiktlig beskrivning av förändringar och uppdateringar i kapitel

Läs mer

ör geokonstruktioner, dit bland annat grundläggningen av en bro räknas, har Vägverket och

ör geokonstruktioner, dit bland annat grundläggningen av en bro räknas, har Vägverket och foto: vägverket MATS KARLSSON Vägverket, Jönköping. Enhetschef Anläggning. Avdelning Teknik och miljö. Nytt tekniskt regelverk för broar och geokonstruktioner JAN HÅKANSSON Vägverket, Jönköping. Chef Verksamhetsstyrning,

Läs mer

Postal address Telephone E-mail Barkarbacken 9 +46 (0)23-315 30 (Office) lars.rosengren@bergkonsult.se SE-791 93 Falun SWEDEN

Postal address Telephone E-mail Barkarbacken 9 +46 (0)23-315 30 (Office) lars.rosengren@bergkonsult.se SE-791 93 Falun SWEDEN 1 (7) 2012-01-11 Lars Rosengren Född:1958-03-17 Civilstånd: Gift (5 barn) C.V. Sammanfattning: Lars har varit verksam inom bergteknik och bergmekanik sedan 1986. Sedan 2000 arbetar han som konsult under

Läs mer

dnr 2740/2017 Svar mailas till Datum Remisslämnare Drottninggatan 33, Stockholm

dnr 2740/2017 Svar mailas till Datum Remisslämnare Drottninggatan 33, Stockholm Svarsfil till remiss Förslag till ändring i Boverkets föreskrifter och allmänna råd (2011:10) om tillämpningen av europeiska konstruktionsstandarder (eurokoder), Svar mailas till remiss@boverket.se Datum

Läs mer

SAMVERKAN MELLAN FÖRANKRINGSSTAG, BRUK OCH BERG BeFo-förstudie

SAMVERKAN MELLAN FÖRANKRINGSSTAG, BRUK OCH BERG BeFo-förstudie SAMVERKAN MELLAN FÖRANKRINGSSTAG, BRUK OCH BERG BeFo-förstudie 1 Inledning Ingjutna bultar och spännkablar används vid anläggningar för att: Förankra konstruktioner som dammar, brooch vindkratsverksfundament,

Läs mer

Samma krav gäller som för ISO 14001

Samma krav gäller som för ISO 14001 Förordning (2009:907) om miljöledning i statliga myndigheter Relaterat till motsvarande krav i ISO 14001 och EMAS De krav som ställs på miljöledningssystem enligt EMAS är samma som ingår i ISO 14001. Dessutom

Läs mer

Miljöbedömningar av planer

Miljöbedömningar av planer www.m.lst.se Länsstyrelsen Skåne län 2:1 2007-10-12 Miljöbedömningar av planer Plan PM 2:1 2007-10-12 Miljöbedömningar Omslagsbild: Anne-Lie Mårtensson Förord Vad gäller vid planering? Vilka lagar ska

Läs mer

Effektsamband för transportsystemet Fyrstegsprincipen Version Steg 1 och 2. Tänk om och optimera. Kapitel 1 Introduktion.

Effektsamband för transportsystemet Fyrstegsprincipen Version Steg 1 och 2. Tänk om och optimera. Kapitel 1 Introduktion. Effektsamband för transportsystemet Fyrstegsprincipen Version 2015-04-01 Steg 1 och 2 Tänk om och optimera Kapitel 1 Introduktion Yta för bild Översiktlig beskrivning av förändringar och uppdateringar

Läs mer

Konsekvensutredning - Transportstyrelsens föreskrifter om säkerhet i vägtunnlar

Konsekvensutredning - Transportstyrelsens föreskrifter om säkerhet i vägtunnlar Konsekvensutredning 1 (5) Datum Dnr Handläggare Åke Larsson Väg- och järnvägsavdelningen Enhet trafik och infrastruktur Sektion vägtrafik Konsekvensutredning - Transportstyrelsens föreskrifter om säkerhet

Läs mer

SAMRÅDSREDOGÖRELSE Väg E65 delen Skurup-Svedala, ekodukt vid Lemmeströtorp Svedala och Trelleborgs kommuner, Skåne län

SAMRÅDSREDOGÖRELSE Väg E65 delen Skurup-Svedala, ekodukt vid Lemmeströtorp Svedala och Trelleborgs kommuner, Skåne län SAMRÅDSREDOGÖRELSE Väg E65 delen Skurup-Svedala, ekodukt vid Lemmeströtorp Svedala och Trelleborgs kommuner, Skåne län Vägplan, 2016-10-11 Projektnummer: V8850668 Trafikverket Postadress: Trafikverket,

Läs mer

Välkommen till samrådsmöte. Väg 942, Mariedal vänstersvängfält

Välkommen till samrådsmöte. Väg 942, Mariedal vänstersvängfält Välkommen till samrådsmöte Väg 942, Mariedal vänstersvängfält 2013-11-28 Dagordning 1 Mötet öppnas 2 Presentation av medverkande 3 Närvarolista 4 Redogörelse för vägplanens prövning 5 Presentation av det

Läs mer

BeFo-projekt #350. Tunneldrivning i heterogena förhållanden. Översiktlig studie av styrande egenskaper avseende deformationer

BeFo-projekt #350. Tunneldrivning i heterogena förhållanden. Översiktlig studie av styrande egenskaper avseende deformationer BeFo-projekt #350 Tunneldrivning i heterogena förhållanden Översiktlig studie av styrande egenskaper avseende deformationer Magnus Eriksson, SGI (nuv. Trafikverket) Rebecca Bertilsson, SGI Jonny Sjöberg,

Läs mer

MILJÖPLAN FÖR. Projektör: Entreprenör: Beställare: Mall Miljöplan (6)

MILJÖPLAN FÖR. Projektör: Entreprenör: Beställare: Mall Miljöplan (6) MILJÖPLAN FÖR Projektör: Entreprenör: Beställare: Mall Miljöplan 2018-05-25 1 (6) Innehållsförteckning Sidan 1. Orientering om projektet... 3 2. Miljöorganisation och miljöarbetet... 4 Ev. Bilagor: Revisionshistorik

Läs mer

Riktlinjer för val av system för karaktärisering och klassificering av berg Underlag för projektering av bygghandling

Riktlinjer för val av system för karaktärisering och klassificering av berg Underlag för projektering av bygghandling Dokument Nr: 9564-13-025-002 Citybanan i Stockholm Riktlinjer för val av system för karaktärisering och klassificering av berg Underlag för projektering av bygghandling Upprättad av Granskad av Godkänd

Läs mer

Planläggningsbeskrivning

Planläggningsbeskrivning Planläggningsbeskrivning 2015-03-18 Rv 27 Förbi Backaryd Med hjälp av denna planläggningsbeskrivning får du information om hur projektet kommer att planläggas, när du kan påverka samt vilka beslut som

Läs mer

Uppdaterad

Uppdaterad 1 Uppdaterad 2012-03-29 Att söka tillstånd till vattenverksamhet Vattenverksamhet regleras i 11 kap miljöbalken (1998:808) och i lagen (1998:812) med särskilda bestämmelser om vattenverksamhet. För vattenverksamhet

Läs mer

Webbseminarium Planprocessen den 22 mars 2012

Webbseminarium Planprocessen den 22 mars 2012 Webbseminarium Planprocessen den 22 mars 2012 Inledande ord om Översiktsplanering Planbesked Program Den nya typen av enkelt planförfarande Ändring av detaljplan Den kommunala planprocessen Översiktsplaneprocessen

Läs mer

Myndigheten för samhällsskydd och beredskaps författningssamling

Myndigheten för samhällsskydd och beredskaps författningssamling Myndigheten för samhällsskydd och beredskaps författningssamling Utgivare: Anna Asp, Myndigheten för samhällsskydd och beredskap ISSN 2000-1886 MSBFS Utkom från trycket den 30 oktober 2018 Myndigheten

Läs mer

Lag (1995:1649) om byggande av järnväg

Lag (1995:1649) om byggande av järnväg Lag (1995:1649) om byggande av järnväg 1 kap. Allmänna bestämmelser 1 Med järnväg avses i denna lag spåranläggning för järnvägstrafik. Till en spåranläggning hör spår och de övriga fasta anordningar som

Läs mer

Planläggningsbeskrivning

Planläggningsbeskrivning Planläggningsbeskrivning 2015-11-03 Väg 27 förbi Backaryd till Hallabro Med hjälp av denna planläggningsbeskrivning får du information om hur projektet kommer att planläggas, när du kan påverka samt vilka

Läs mer

Läsanvisning för samrådhandlingar

Läsanvisning för samrådhandlingar Läsanvisning för samrådhandlingar Samråd gällande miljöprövning och planläggning för utökad depåkapacitet i Högdalen 22 augusti-11 september 2016 Titel: Läsanvisning för samrådhandlingar Projektchef: Ulf

Läs mer

Nybyggnad. Bygglovshandling 2014-08-22. Brandkonsulten Kjell Fallqvist AB Gävlegatan 12 B 113 30 Stockholm

Nybyggnad. Bygglovshandling 2014-08-22. Brandkonsulten Kjell Fallqvist AB Gävlegatan 12 B 113 30 Stockholm Barents Center Nybyggnad Övergripande brandskyddsbeskrivning Bygglovshandling Magnus Lindström Brandingenjör Handläggare Kjell Fallqvist Brandingenjör Internkontrollerande Brandkonsulten Kjell Fallqvist

Läs mer

Avgränsning av miljöbedömning för länstransportplan för Norrbottens län

Avgränsning av miljöbedömning för länstransportplan för Norrbottens län Avgränsning av miljöbedömning för länstransportplan för Norrbottens län 2018-2029 Region Norrbottens uppdrag Region Norrbotten har fått regeringens uppdrag att ta fram en länstransportplan för perioden

Läs mer

Väg 27, Växjö-Borås, Rastplats Vandalorum vid E4 i Värnamo

Väg 27, Växjö-Borås, Rastplats Vandalorum vid E4 i Värnamo SAMRÅDSREDOGÖRELSE Väg 27, Växjö-Borås, Rastplats Vandalorum vid E4 i Värnamo Värnamo Kommun, Jönköpings Län Vägplan, 2016-01-26 Projektnummer: 108764 TMALL 0096 Mall Samrådsredogörelsev 1.0 Trafikverket

Läs mer

Samråd Vägplan. Väg 174 Norra Bovallstrand, ny gång- och cykelväg TMALL 0141 Presentation v 1.0

Samråd Vägplan. Väg 174 Norra Bovallstrand, ny gång- och cykelväg TMALL 0141 Presentation v 1.0 TMALL 0141 Presentation v 1.0 Samråd Vägplan Väg 174 Norra Bovallstrand, ny gång- och cykelväg 2017-10-03 Välkomna till samrådsmöte angående ny gång- och cykelväg utmed väg 174 i norra Bovallstrand! Folkets

Läs mer

Riskhantering i processen Investera och reinvestera transportsystemet

Riskhantering i processen Investera och reinvestera transportsystemet RUTINBESKRIVNING 1 (6) Skapat av (Efternamn, Förnamn, org) DokumentID Ev. ärendenummer Håkansson, Mats TDOK 2011:12 [Ärendenummer] Fastställt av Dokumentdatum Version Chef VO Investering 2011-04-01 1.0

Läs mer

Väg 1750, gång- och cykelväg mellan Ingared och Västra Bodarna

Väg 1750, gång- och cykelväg mellan Ingared och Västra Bodarna SAMRÅDSREDOGÖRELSE Väg 1750, gång- och cykelväg mellan Ingared och Västra Bodarna Alingsås kommun, Västra Götalands län Vägplan, 2017-08-23 Projektnummer: 106595 Trafikverket Postadress: Trafikverket,

Läs mer

Statens Vegvesen Teknologidagane 2014 NORWAT. Vattenhantering i Sverige

Statens Vegvesen Teknologidagane 2014 NORWAT. Vattenhantering i Sverige Statens Vegvesen Teknologidagane 2014 NORWAT Vattenhantering i Sverige Svensk vattenförvaltning Havs- och vattenmyndigheten är förvaltningsmyndighet på miljöområdet för frågor om bevarande, restaurering

Läs mer

Förslag: Vägledning och underlag för hantering av energifrågan i byggprocessen enligt PBL

Förslag: Vägledning och underlag för hantering av energifrågan i byggprocessen enligt PBL Förslag: Vägledning och underlag för hantering av energifrågan i byggprocessen enligt PBL I figurerna nedan visas övergripande förslag på hur energifrågan kan hanteras i byggprocessen och hur ansvarsfördelningen

Läs mer

BILAGA FUKT KÄRNFASTIGHETERS PROJEKTERINGSANVISNINGAR

BILAGA FUKT KÄRNFASTIGHETERS PROJEKTERINGSANVISNINGAR Version: 1a 2014-10-01 1 INNEHÅLLSFÖRTECKNING BEHOVSANALYS... 3 KRAVSPECIFIKATIONER... 3 Lokal- och funktionsprogram... 3 Lokal- Fastighets- tomtutredning och plananalys... 3 Byggnadsprogram... 4 BESLUTSUNDERLAG

Läs mer

Väg E22 Gladhammar-Verkebäck

Väg E22 Gladhammar-Verkebäck SAMRÅDSREDOGÖRELSE Väg E22 Gladhammar-Verkebäck Västerviks kommun, Kalmar län Vägplan, val av lokaliseringsalternativ, 2016-11-11 Projektnummer: V87 833 333 TMALL 0096 Mall Samrådsredogörelsev 1.0 Trafikverket

Läs mer

Jakobshyttan - Degerön

Jakobshyttan - Degerön SAMRÅDSREDOGÖRELSE Jakobshyttan - Degerön Motala kommun, Östergötlands län Järnvägsplan, 2016-05-24 Projektnummer: 144747 TMALL 0096 Mall Samrådsredogörelsev 2.0 Trafikverket Postadress: Järnvägsgatan

Läs mer

Vägledning för riskanalys vid farlig verksamhet (LSO 2 kap. 4 )

Vägledning för riskanalys vid farlig verksamhet (LSO 2 kap. 4 ) Dokumentnummer VL2018-01 Giltighet Kommuner inom Storstockholms brandförsvar Berörda regelverk LSO, FSO Beslutad 2018-06-20 Giltigt t.o.m. 2019-12-31 Handläggare Fredrik Nilsson Kvalitetsgranskning Robin

Läs mer

6 kap. Miljökonsekvensbeskrivningar och annat beslutsunderlag

6 kap. Miljökonsekvensbeskrivningar och annat beslutsunderlag [Denna lydelse var gällande fram till 2018-01-01.] 6 kap. Miljökonsekvensbeskrivningar och annat beslutsunderlag När det krävs en miljökonsekvensbeskrivning 6 kap. 1 En miljökonsekvensbeskrivning ska ingå

Läs mer

Effektivare planering av vägar och järnvägar (SOU 2010:57) Remiss från Näringsdepartementet

Effektivare planering av vägar och järnvägar (SOU 2010:57) Remiss från Näringsdepartementet PM 2010:150 RII (Dnr 001-2102/2010) Effektivare planering av vägar och järnvägar (SOU 2010:57) Remiss från Näringsdepartementet Borgarrådsberedningen föreslår att kommunstyrelsen beslutar följande. Som

Läs mer

Samrådsmöte. 12 maj E18 Köping-Västjädra. Vägplan

Samrådsmöte. 12 maj E18 Köping-Västjädra. Vägplan Samrådsmöte 12 maj 2016 E18 Köping-Västjädra Vägplan Dagordning 1. Mötet öppnas 2. Presentation av medverkande 3. Närvarolista 4. Val av justeringspersoner 5. Redogörelse för vägplanens prövning Trafikplats

Läs mer

EFFEKTIVISERING AV PLANERINGSPROCESSEN

EFFEKTIVISERING AV PLANERINGSPROCESSEN Idéskede Förstudie Vägutredning/ Järnvägsutredning Arbetsplan/ Järnvägsplan Åtgärdsval, fyrstegsprincipen Sammanhållen process som leder till plan, MKB om betydande miljöpåverkan --------------------------------------------------------

Läs mer

Åtgärdsvalsstudie. metod i tidig planering. Kerstin Boström, Trafikverket. Ett samarbete mellan:

Åtgärdsvalsstudie. metod i tidig planering. Kerstin Boström, Trafikverket. Ett samarbete mellan: Åtgärdsvalsstudie metod i tidig planering Kerstin Boström, Trafikverket Ett samarbete mellan: Agenda Bakgrund Vad är en åtgärdsvalsstudie? Metodiken Vad händer efter avslutad ÅVS? Implementeringen av metodiken

Läs mer

Kap. 6: Allmänna laster Termisk och mekanisk verkan av brand. Bakgrund. Allmänt 2006-01-23

Kap. 6: Allmänna laster Termisk och mekanisk verkan av brand. Bakgrund. Allmänt 2006-01-23 2006-01-23 Boverkets föreskrifter om ändring av verkets regler om tillämpningen av europeiska beräkningsstandarder, (föreskrifter och allmänna råd), BFS 2006:xx, EBS 3 Konsekvensanalys enligt Verksförordningen

Läs mer

Kontroll och dokumentation. Björn Mattsson

Kontroll och dokumentation. Björn Mattsson Kontroll och dokumentation Björn Mattsson Tre typer av kontroll ska göras enligt EKS Dimensioneringskontroll Mottagningskontroll Utförandekontroll Dimensioneringskontroll Syfte: att eliminera grova fel

Läs mer

Mötesplats Nacka med överdäckning och bussterminal, Nacka, Stockholms län

Mötesplats Nacka med överdäckning och bussterminal, Nacka, Stockholms län Samordnat förfarande Mötesplats Nacka med överdäckning och bussterminal, Nacka, Stockholms län 2017-10-13 2 (9) Dokumenttitel: Samrådsredogörelse Författare: Lina Ekholm VR Infrapro, Anders Elam ATRAX

Läs mer

Boverkets Konstruktionsregler, EKS 10 Seminarium i samarbete mellan CIR och Boverket 1 december 2015

Boverkets Konstruktionsregler, EKS 10 Seminarium i samarbete mellan CIR och Boverket 1 december 2015 Boverkets Konstruktionsregler, EKS 10 Seminarium i samarbete mellan CIR och Boverket 1 december 2015 Föreläsare för det här avsnittet är Lars Nygård, Byggnadsinspektör Stockholms Stad, 1 december 2015

Läs mer

Planeringssystem för transportinfrastruktur. Lagrådsremissens huvudsakliga innehåll

Planeringssystem för transportinfrastruktur. Lagrådsremissens huvudsakliga innehåll Lagrådsremiss Planeringssystem för transportinfrastruktur Regeringen överlämnar denna remiss till Lagrådet. Stockholm den 16 februari 2012 Catharina Elmsäter-Svärd Lennart Renbjer (Näringsdepartementet)

Läs mer

Stiftelsen Bergteknisk Forskning, BeFo

Stiftelsen Bergteknisk Forskning, BeFo Stiftelsen Bergteknisk Forskning, BeFo BeFo har verkat sedan 1970 som bred organisation för bergteknisk forskning Är ett center och samordnare för FoU inom bergteknik Representerar i olika sammanhang svensk

Läs mer

Vad Är En. Detaljplan? Samhällsbygnadskontoret Laholm

Vad Är En. Detaljplan? Samhällsbygnadskontoret Laholm Vad Är En Detaljplan? Samhällsbygnadskontoret 312 80 Laholm 0430-150 00 miljo.byggnadsnamnden@laholm.se www.laholm.se VAD Ä R E N D E TAL J P L AN? En detaljplan är ett juridiskt bindande dokument som

Läs mer

En ny plan- och byggförordning

En ny plan- och byggförordning En ny plan- och byggförordning Camilla Adolfsson Sara Benjamin PBL-kommitténs bet. Får jag lov (SOU 2005:77) Regeringens prop. Ett första steg för en enklare plan- och bygglag (prop. 2006/07:122) Andra

Läs mer

E6 Tingstad - Bäckebol

E6 Tingstad - Bäckebol SAMRÅDSREDOGÖRELSE E6 Tingstad - Bäckebol Göteborgs Stad, Västra Götalands län Projektnummer: 144007 2016-03-29 Del av informationsutställning som visades för allmänheten januari 2016. Trafikverket Trafikverket,

Läs mer

Risk- och sårbarhetsanalys vid byggprojekt, svar på skriftlig fråga

Risk- och sårbarhetsanalys vid byggprojekt, svar på skriftlig fråga Jenny Rydåker Projektavdelningen 08-508 270 16 jenny.rydaker@stockholm.se Till Fastighetsnämnden 2012-09-25 Risk- och sårbarhetsanalys vid byggprojekt, svar på skriftlig fråga Förslag till beslut 1. Fastighetsnämnden

Läs mer

Samrådshandling Val av lokalisering. 6 juli Planprocessen. Väg 913, Bjärred-Flädie, delen söder om Flädie

Samrådshandling Val av lokalisering. 6 juli Planprocessen. Väg 913, Bjärred-Flädie, delen söder om Flädie Samrådshandling Val av lokalisering Väg 913, Bjärred-Flädie, delen söder om Flädie 6 juli 2016 Planprocessen Planering av vägprojekt Inför ett vägprojekt genomförs i turordning en undersökning av OM? VAR?

Läs mer

VÄGPLAN Väg 63 Förbi Hjulsjö. Möte på orten. 2 juni 2015

VÄGPLAN Väg 63 Förbi Hjulsjö. Möte på orten. 2 juni 2015 VÄGPLAN Väg 63 Förbi Hjulsjö Möte på orten 2 juni 2015 Presentation Mattias Broberg Projektledare Trafikverket Fredrik Sunnhed Biträdande projektledare Trafikverket Eric Westerlund Markförhandlare Trafikverket

Läs mer

E20 Götene Mariestad. Planläggningsbeskrivning

E20 Götene Mariestad. Planläggningsbeskrivning Planläggningsbeskrivning 2019-04-10 E20 Götene Mariestad Med hjälp av denna planläggningsbeskrivning får du information om hur projektet kommer att planläggas, när du kan påverka samt vilka beslut som

Läs mer

TEKNISKA FÖRESKRIFTER. Göteborg Göteborgs stads bostadsaktiebolag Fastighetsutveckling

TEKNISKA FÖRESKRIFTER. Göteborg Göteborgs stads bostadsaktiebolag Fastighetsutveckling Nyckelfärdigt vindkraftverk samt avtal för service och underhåll, drift och övervakning samt administration av vindkraftverket TEKNISKA FÖRESKRIFTER Göteborg 2011-10-20 Göteborgs stads bostadsaktiebolag

Läs mer

Allmänna bestämmelser och anvisningar

Allmänna bestämmelser och anvisningar 2012-12-05 Allmänna bestämmelser och anvisningar För markarbeten inom eller intill berganläggningar (tunnlar etc.) tillhörande Stockholm Vatten. I dessa allmänna bestämmelser och anvisningar anges restriktioner,

Läs mer

Samrådsmöte 5 och 6 mars E18 Köping-Västjädra

Samrådsmöte 5 och 6 mars E18 Köping-Västjädra Samrådsmöte 5 och 6 mars 2019 E18 Köping-Västjädra Dagordning 1. Inledning 2. Information formell handläggning 3. Presentation av projektet och förändringar 4. Allmänna frågor 5. Fika 6. Stationssystem

Läs mer

Policy för exploateringsavtal Utgör kommunens riktlinjer för exploateringsavtal enligt lag

Policy för exploateringsavtal Utgör kommunens riktlinjer för exploateringsavtal enligt lag 2017-04-19 5(6) Policy för exploateringsavtal Utgör kommunens riktlinjer för exploateringsavtal enligt lag Antagen av kommunfullmäktige 2017 Antagen av: Kommunfullmäktige Dokumentägare: Tillväxtchef Ersätter

Läs mer

Väg 132 Huskvarna Lekeryd, gång- och cykelväg

Väg 132 Huskvarna Lekeryd, gång- och cykelväg SAMRÅDSREDOGÖRELSE Väg 132 Huskvarna Lekeryd, gång- och cykelväg Jönköpings kommun, Jönköpings Län Vägplan, 2016-01-26 Yta för bild Ett samarbete med: Trafikverket 551 91 Jönköping E-post: trafikverket@trafikverket.se

Läs mer

Riktlinjer för exploateringsavtal

Riktlinjer för exploateringsavtal Riktlinjer för exploateringsavtal 1 Bakgrund 3 1.1 Syfte 3 1.2 Kommunens organisation 3 1.3 Kommunala avtal 3 2 Tillvägagångssätt 4 2.1 Detaljplaneläggning 4 2.2 Exploateringsavtal 4 3 Exploatering 4 3.1

Läs mer

Sammanfattning från branschträff om PBFuppdraget

Sammanfattning från branschträff om PBFuppdraget Sammanfattning från branschträff om PBFuppdraget Transportstyrelsen Transportstyrelsens huvuduppgift och ansvar är regelgivning, tillståndsprövning, tillsyn och registerhållning inom transportområdet.

Läs mer

Objektorienterad Informationsmodell

Objektorienterad Informationsmodell RÅD Objektorienterad Informationsmodell TDOK 2015:0188 Version 2.0 2017-01-16 RÅD Skapat av (namn och organisatorisk enhet) Dokument-ID Version Peter Axelsson, IVtsö1 TDOK 2015:0188 2.0 Fastställt av Dokumentdatum

Läs mer

Säkerhetsteknikcentralen K4-2006

Säkerhetsteknikcentralen K4-2006 Säkerhetsteknikcentralen K4-2006 TUKES-anvisning 3.10.2006 HANDLING ÖVER SÄKERHETSPRINCIPERNA 1. INLEDNING Enligt förordningen om industriell hantering och upplagring av farliga kemikalier (59/1999) skall

Läs mer

Väg 321 Gång- och cykelväg Gärdsta Åre kommun, Jämtlands län. Samrådsmöte

Väg 321 Gång- och cykelväg Gärdsta Åre kommun, Jämtlands län. Samrådsmöte Väg 321 Gång- och cykelväg Gärdsta Åre kommun, Jämtlands län Samrådsmöte 2015-11-10 Presentation Jimmy Dahlbom, Projektledare, Trafikverket 010-123 31 09 Bertil Jansson, Markförhandlare, Trafikverket 010-123

Läs mer

DOKTORAND: WILLIAM BJURELAND HANDLEDARE: FREDRIK JOHANSSON, STEFAN LARSSON, JOHAN SPROSS KTH ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY

DOKTORAND: WILLIAM BJURELAND HANDLEDARE: FREDRIK JOHANSSON, STEFAN LARSSON, JOHAN SPROSS KTH ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY DOKTORAND: WILLIAM BJURELAND HANDLEDARE: FREDRIK JOHANSSON, STEFAN LARSSON, JOHAN SPROSS KTH ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY BAKGRUND NATIONELLA REGLER OCH FÖRORDNINGAR STYRDE DIMENSIONERING AV TUNNLAR STANDARDISERAT

Läs mer

Välkomna till samråd! Rastplats Strömsund Tisdag 25/

Välkomna till samråd! Rastplats Strömsund Tisdag 25/ Välkomna till samråd! Rastplats Strömsund Tisdag 25/8 18.00 Vilka är vi? Trafikverket Sven-Olof Bergqvist, Projektledare Therese Svedberg, Markförhandlare Konsult: WSP Samhällsbyggnad Karin Ingemansson,

Läs mer

Väg 84 Hede gång- och cykelväg

Väg 84 Hede gång- och cykelväg SAMRÅDSREDOGÖRELSE Väg 84 Hede gång- och cykelväg Härjedalens kommun, Jämtlands län Vägplan 2015-08-28 Projektnummer: 145074 TMALL 0096 Mall Samrådsredogörelsev 1.0 Trafikverket Postadress: Box 186, 871

Läs mer

Riktlinjer för styrdokument

Riktlinjer för styrdokument STYRDOKUMENT KOMMUNSTYRELSENS FÖRVALTNING Gäller fr o m Diarienummer 2019-03-18 KS-2018/296.111 Beslutad av Dokumentansvarig Typ av styrdokument Kommunfullmäktige Kanslidirektör Riktlinjer 1 (6) Riktlinjer

Läs mer

Stadsbyggnads- och miljöförvaltningen Pia Ekström (7) Dnr SMN-1150/2012. Stadsbyggnads- och miljönämnden

Stadsbyggnads- och miljöförvaltningen Pia Ekström (7) Dnr SMN-1150/2012. Stadsbyggnads- och miljönämnden 2012-09-18 1 (7) Stadsbyggnads- och miljönämnden Remiss - Länsstyrelsen i Stockholms läns rekommendation om riskhänsyn vid planläggning av bebyggelse - människors säkerhet intill vägar och järnvägar med

Läs mer

Toppdokument för Verktygslådan Cst

Toppdokument för Verktygslådan Cst 1 (5) Fastställt av Dokumentdatum Version 2015-09-02 2.0 Dokumenttitel Toppdokument för Verktygslådan Cst 2 (5) Innehållsförteckning 1 Syfte... 3 2 Omfattning... 3 3 Definitioner och förkortningar... 3

Läs mer

Samrådsredogörelse. Skånebanan, (Hässleholm) (Kristianstad) Attarp Förlängning av mötesspår

Samrådsredogörelse. Skånebanan, (Hässleholm) (Kristianstad) Attarp Förlängning av mötesspår Skånebanan, (Hässleholm) (Kristianstad) Attarp Förlängning av mötesspår Samrådsredogörelse Järnvägsplan-Samrådshandling utformning av planförslag 2018-06-01 Projektnummer: 149066 Handlingsnummer: 2012721-00-013

Läs mer